zz以太网PHY自协商

前言：
以太网拥有自协商能力，但是经常出现这样的问题：当一端打开自协商，另一端关闭自协商的情况下，协商结果和我们期望的不同。
例如：连接好的A、B两个端口。当A端口打开自协商，B端口关闭自协商且配置为100M全双工时，在A口得到的协商结果是100M半双工。而我们一般希望A口也协商成B端口的最大能力，即100M全双工。
所以配置的时候要不两端把自动协商都打开，或者把自动协商都关闭

另外，PHY的芯片的基本的寄存器都是标准的，见过的所有PHY芯片的寄存器都差不多。

控制寄存器里面有几个位比较重要，一个是设置duplex和speed的三位，这三个bit是当自动协商禁止时

配置速度和双工模式的。另外两个bit是自动协商使能和强制自动协商重启，这两个bit是让PHY去做自动协商，

如果这两个比特设置了，那么前面说的三个bit配了也没用。

对于1000-BaseT，自动协商是必须的。那么如果允许自动协商和duplex&speed都要配怎么办，也就是说如果配置1000M FULL的时候，自动协商还是得配置，但是自动协商配置完了以后，比如对端是100M FULL，那么这个时候本机就会变成100M Half，而不是link down，这样是有问题的，配置速率不同link居然还没down。那么怎么办呢？这时候应该限制100M 10M的advertise和做自动协商，只做1000M的advertisement。

为什么会这样，要从自协商的工作机理说起。

自协商
自协商是通过一种叫做快速连接脉冲（Fast Link Pulse）的信号实现的，简称FLP。自协商的双方通过FLP来交换数据。

在具备自协商能力的端口没有Link的情况下，端口一直发送FLP，在FLP中包含着自己的连接能力信息，包括支持的速率能力、双工能力、流控能力等。这个连接能力是从自协商能力寄存器中得到的（Auto-Negotiation Advertisement Register ，PHY标准寄存器地址4 ）。FLP中的编码方式如图。依靠脉冲位置编码携带数据。一个FLP突发包含33个脉冲位置。17个奇数位置脉冲为时钟脉冲，时钟脉冲总是存在的；16个偶数位置脉冲用来表示数据：此位置有脉冲表示1，此位置没有脉冲表示0。这样1个FP的突发就可以传输16bit的数据。自协商交互数据就这样通过物理线路被传输。

如果两端都支持自协商，则都会接收到对方的FLP，并且把FLP中的信息解码出来。得到对方的连接能力。并且把对端的自协商能力值记录在自协商对端能力寄存器中（Auto-Negotiation Link Partner Ability Register ， PHY标准寄存器地址5 ）。同时把状态寄存器（PHY标准寄存器地址1）的自协商完成bit（bit5）置成1。在自协商未完成的情况下，这个bit一直为0。
然后各自根据自己和对方的最大连接能力，选择最好的连接方式Link。比如，如果双方都即支持10M也支持100M，则速率按照100M连接；双方都即支持全双工也支持半双工，则按照全双工连接。
一定连接建立后，FLP就停止发送。直到链路中断，或者得到自协商Restart命令时，才会再次发送FLP。
并行检测
为了保证在对端不能支持自协商的情况下也能连接，引入了被称为并行检测（Parallel Detection）的机制。在一端打开自协商，另一端关闭自协商的情况下，连接的建立就依靠并行检测功能实现。
并行检测机制是这样的：在具有自协商能力的设备端口上，如果接收不到FLP，则检测是否有10M链路的特征信号或100M链路的特征信号。
如果设备是10M设备，不支持自协商，则在链路上发送普通连接脉冲（Normal Link Pulse）简称NLP。NLP仅仅表示设备在位，不包含其它的额外信息。NLP脉冲如图：（图3）

如果是100M设备，不支持自协商，则在没有数据的情况下，在链路上一直发送4B/5B编码的Idle符号。
并行检测机制如果检测到NLP，则知道对方支持10M速率；如果检测到4B/5B编码的Idle符号，则知道对方支持100M速率。但是对方是否支持全双工、是否支持流控帧这些信息是无法得到的。因此在这种情况下，认为对方只支持半双工，不支持全双工，且不支持流控帧。
基于以上原理，在对端不打开自协商时，打开自协商的一方只能协商成半双工模式。
802.3协议规定，通过并行检测建立连接后，PHY的状态寄存器（PHY标准寄存器地址1）的自协商完成bit（bit5）依然要置位成1，尽管链路上并非使用了真正的自协商操作。同时规定在自协商完成bit为1的情况下，本地自协商能力寄存器（PHY标准寄存器地址4）和对端自协商能力寄存器（PHY标准寄存器地址5）是有意义的。所以，要把寄存器5中的数据更新。如果建立的连接为10M，则寄存器5的10M能力bit（bit5）置1，其它bit置0，表示对端只能支持10M半双工；如果建立的连接为100M，则寄存器5的100M能力bit（bit7）置1，其它bit置0，表示对端只能支持100M半双工。