1、MAC控制器、網卡、PHY、MDIO、mii、gmii、rgmii概念掃盲

網卡在功能上包含OSI模型的兩個層，數據鏈路層和物理層。物理層定義了數據傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態、時鐘基準、數據編碼和電路等，并向數據鏈路層設備提供標準接口。數據鏈路層則提供尋址機構、數據幀的構建、數據差錯檢查、傳送控制、向網絡層提供標準的數據接口等功能。網卡中負責數據鏈路的芯片叫做MAC控制器，負責物理層的芯片叫做PHY。所以，一個網卡由MAC控制器和PHY組成。

MAC控制器與PHY連接使用MII（Medium independent interface）媒體獨立接口，這個接口是IEEE-802.3定義的以太網行業標準定義的接口，包括一個數據接口和一個MAC和PHY之間的管理接口即MDIO。MII標準接口用于連接MAC和PHY，媒體獨立表示不對MAC硬件重新設計或替換的情況下，任何類型的PHY設備接到當前MAC控制器上都可以正常工作。

MII支持10M和100M的網絡速率，由于網卡的速率不同，所以在其他速率下工作的與MII等效的接口有：AUI（10M　以太網）、GMII（Gigabit　以太網）和XAUI（10-Gigabit　以太網）。此外還有RMII、RGMII、SMII、SGMII等。所有這些接口都是由MII而來。MII支持10兆和100兆的操作，一個接口由14根線組成。 RMII是簡化的MII接口，在數據的收發上它比MII接口少了一倍的信號線。SMII是由思科提出的一種媒體接口，它有比RMII更少的信號線數目，S表示串行的意思。因為它只用一根信號線傳送發送數據，一根信號線傳輸接受數據，所以在時鐘上為了滿足100的需求，它的時鐘頻率很高，達到了125兆，為什么用125兆，是因為數據線里面會傳送一些控制信息。GMII采用8位接口數據，工作時鐘125MHz，因此傳輸速率可達1000Mbps。同時兼容MII所規定的10/100 Mbps工作方式。RGMII又是GMII接口的精簡版。SGMII又是GMII的串行版。

MAC控制器和PHY除了數據傳輸的交流外，MAC和PHY控制信息的交流通過MDIO（管理數據輸入輸出）接口來完成。具體MAC控制器進行PHY檢測、MAC控制器回去PHY當前狀態、MAC控制器控制PHY速率等操作就通過MDIO來完成。

2. xilinx uboot網卡驅動分析

xilinx網卡模式比較靈活，可以外接PHY芯片也可以用FPGA做PHY芯片。

以zynqmp_zcu102為例，在其dts中定義的網卡設備樹為

&gem3 {

status = “okay”;

local-mac-address = ［00 0a 35 00 02 90］;

phy-handle = 《&phy0》;

phy-mode = “rgmii-id”;

phy0： phy@21 {

reg = 《21》;

ti，rx-internal-delay = 《0x8》;

ti，tx-internal-delay = 《0xa》;

ti，fifo-depth = 《0x1》;

};

};

uboot加載設備樹種的信息創建device后，與driver匹配后執行zynq_gem_probe函數。

在uboot中管理整個網卡驅動的結構為

struct zynq_gem_priv {

struct emac_bd *tx_bd;

struct emac_bd *rx_bd;

char *rxbuffers;

u32 rxbd_current;

u32 rx_first_buf;

int phyaddr;

u32 emio;

int init;

struct zynq_gem_regs *iobase;

phy_interface_t interface;

struct phy_device *phydev;

int phy_of_handle;

struct mii_dev *bus;

};

由變量名可知，它包含了所有操作網卡需要的信息。

zynq_gem_probe（struct udevice *dev）函數中具體做的操作有：

priv-》rxbuffers = memalign（ARCH_DMA_MINALIGN， RX_BUF * PKTSIZE_ALIGN）; 為priv分配接收buffers

priv-》tx_bd = （struct emac_bd *）bd_space; //分配tx_bd的空間

priv-》rx_bd = （struct emac_bd *）（（ulong）bd_space + BD_SEPRN_SPACE）;//分配rx_bd的空間

priv-》bus = mdio_alloc（）;//分配mdio bus，主要是初始化了一個bus鏈表

priv-》bus-》read = zynq_gem_miiphy_read; //mdio總線讀函數，用于讀取phy信息

priv-》bus-》write = zynq_gem_miiphy_write;//mdio寫總線函數

priv-》bus-》priv = priv;

strcpy（priv-》bus-》name， “gem”）;//總線名為gem

ret = mdio_register（priv-》bus）;//注冊mdio，主要進行的操作是list_add_tail（&bus-》link， &mii_devs）;

return zynq_phy_init（dev）; //phy初始化

接下來看下 zynq_phy_init函數里干了啥。

zynq_phy_init（struct udevice *dev）

writel（ZYNQ_GEM_NWCTRL_MDEN_MASK， ?s-》nwctrl）;寫MAC控制器寄存器，Enable MDIO bus

ret = phy_detection（dev）;//通過MDIO來檢測phy，通過phyread函數檢測正確的phy地址，如果沒有檢測到，zynq_phy_init將會退出，后面的初始化就不會有，網卡就不能使用，在調試的時候可以注意下這個過程。

priv-》phydev = phy_connect（priv-》bus， priv-》phyaddr， dev，priv-》interface）;