Einführung in Netzwerktreiber für Linux-Geräte

Kabelgebundenes Netzwerk: Ethernet Drahtloses Netzwerk: 4G, WLAN, Bluetooth, 5G

Zusammenfassung: Interner MAC + externer PHY + RJ45-Buchse (integrierter Netzwerktransformator) bilden eine vollständige eingebettete Netzwerkschnittstellenhardware.

Das interne MAC-Peripheriegerät wird über die MII- oder RMII-Schnittstelle mit dem externen PHY-Chip verbunden. Die MII/RMII-Schnittstelle wird zur Übertragung von Netzwerkdaten verwendet. Darüber hinaus muss der Master den PHY-Chip konfigurieren oder lesen, d. h. die internen Register des PHY lesen und schreiben, sodass auch eine Steuerschnittstelle namens MIDO erforderlich ist. MDIO ist IIC sehr ähnlich und verfügt ebenfalls über zwei Drähte, eine Datenleitung namens MDIO und eine Taktleitung namens MDC.

(1) Data Link Layer MAC ist die Abkürzung für Media Access Control, das Unterschichtprotokoll für die Medienzugriffssteuerung. Dieses Protokoll befindet sich in der unteren Hälfte der Datenverbindungsschicht im OSI-Siebenschichtprotokoll und ist hauptsächlich für die Steuerung des physischen Mediums verantwortlich, das die physische Schicht verbindet. Beim Senden von Daten kann das MAC-Protokoll im Voraus bestimmen, ob die Daten gesendet werden können. Wenn sie gesendet werden können, werden den Daten einige Steuerinformationen hinzugefügt und schließlich werden die Daten und Steuerinformationen im angegebenen Format an die physische Schicht gesendet. Beim Empfangen von Daten bestimmt das MAC-Protokoll zunächst die Eingabeinformationen und ob ein Übertragungsfehler vorliegt. Wenn kein Fehler vorliegt, werden die Steuerinformationen entfernt und an die LLC-Schicht gesendet. Der Ethernet-MAC wird durch den Ethernet-Standard IEEE-802.3 definiert.

(2) Die physikalische Schicht PHY ist der physikalische Schnittstellen-Transceiver, der die physikalische Schicht implementiert. Es umfasst die MII/GMII-Unterschicht (Media Independent Interface), die PCS-Unterschicht (Physical Coding-Unterschicht), die PMA-Unterschicht (Physical Medium Attachment), die PMD-Unterschicht (Physical Medium Dependent) und die MDI-Unterschicht.

(3) MII steht für Media Independent Interface. „Medienunabhängig“ bedeutet, dass jeder PHY-Gerätetyp normal funktionieren kann, ohne dass die MAC-Hardware neu gestaltet oder ersetzt werden muss. Enthält jeweils zwei unabhängige Kanäle für Sender und Empfänger. Jeder Kanal hat seine eigenen Daten-, Takt- und Steuersignale. Die MII-Datenschnittstelle erfordert insgesamt 16 Signale, darunter TX_ER, TXD<3:0>, TX_EN, TX_CLK, COL, RXD, RX_EX, RX_CLK, CRS, RX_DV usw.

(4) RMII steht für Reduced Media Independent Interface und ist eine vereinfachte Version der MII-Schnittstelle. Die RMII-Schnittstelle erfordert nur 7 Datenleitungen, also 9 weniger als MII, was die Platinenverdrahtung erheblich erleichtert. Generell ist ein Bustakt von 50 MHz erforderlich. Wie MII unterstützt RMII Busschnittstellengeschwindigkeiten von 10M und 100M .

(5) GMII ist die MII-Schnittstelle von Gigabit Ethernet . Es verfügt auch über eine entsprechende RGMII-Schnittstelle, was eine vereinfachte GMII-Schnittstelle bedeutet. GMII verwendet 8-Bit-Schnittstellendaten und einen Arbeitstakt von 125 MHz , sodass die Übertragungsrate 1000 Mbit/s erreichen kann. Es ist außerdem mit dem von MII spezifizierten 10/100 Mbit/s-Betriebsmodus kompatibel.

(6) MDIO-Schnittstelle
MDIO steht für Management Data Input/Output, was wörtlich Managementdaten-Ein- und Ausgabeschnittstelle bedeutet. Es handelt sich um eine einfache serielle Zweidrahtschnittstelle, eine MDIO-Datenleitung und eine MDC-Taktleitung. Über die beiden Leitungen MDIO und MDC kann der Treiber auf jedes Register des PHY-Chips zugreifen. Die MDIO-Schnittstelle unterstützt bis zu 32 PHYs. Es kann immer nur ein PHY gleichzeitig betrieben werden. Wie kann man also diese 32 PHY-Chips unterscheiden? Verwenden Sie genau wie IIC die Geräteadresse. Die Geräteadressen aller PHY-Chips unter derselben MDIO-Schnittstelle dürfen nicht in Konflikt geraten und müssen eindeutig sein. Spezifische Geräteadresswerte finden Sie im entsprechenden PHY-Datenhandbuch.

Daher sind der MAC und der externe PHY-Chip hauptsächlich über die MII/RMII- und MDIO-Schnittstellen verbunden, und möglicherweise sind auch andere Pins wie Reset und Interrupt erforderlich.

Anhang:

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