以太网MAC芯片与PHY芯片的关系是什么

　　如何实现单片以太网微控制器？
　　答：诀窍是将微控制器、以太网媒体接入控制器（MAC）和物理接口收发器（PHY）整合进同一芯片，这样能去掉许多外接元器件。这种方案可使MAC和PHY实现很好的匹配，同时还可减小引脚数、缩小芯片面积。单片以太网微控制器还降低了功耗，特别是在采用掉电模式的情况下.

受到警告

　　什么是MII？
　　答：MII即媒体独立接口，它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。“媒体独立”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。它包括一个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口。
　　数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据，时钟和控制信号.MII数据接口总共需要16个信号，包括TX_ER，TXD《3:0》，TX_EN，TX_CLK， COL，RXD《3:0》，RX_EX，RX_CLK，CRS，RX_DV等.MII以4位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz.其工作速率可达100Mb/s;
　　MII管理接口是个双信号接口，一个是时钟信号，另一个是数据信号。通过管理接口，上层能监视和控制PHY.其管理是使用SMI（Serial Management Interface）总线通过读写PHY的寄存器来完成的.PHY里面的部分寄存器是IEEE定义的，这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面，MAC通过SMI总线不断的读取PHY的状态寄存器以得知目前PHY的状态，例如连接速度，双工的能力等。当然也可以通过SMI设置PHY的寄存器达到控制的目的，例如流控的打开关闭，自协商模式还是强制模式等。不论是物理连接的MII总线和SMI总线还是PHY的状态寄存器和控制寄存器都是有IEEE的规范的，因此不同公司的MAC和PHY一样可以协调工作。当然为了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。
　　MII支持10Mbps和100Mbps的操作，一个接口由14根线组成，它的支持还是比较灵活的，但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多，如果一个8端口的交换机要用到112根线，16端口就要用到224根线，到32端口的话就要用到448根线，一般按照这个接口做交换机，是不太现实的，所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从MII简化出来的标准，比如RMII，SMII，GMII等。
　　RMII是简化的MII接口，在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线，所以它一般要求是50MHz的总线时钟.RMII一般用在多端口的交换机，它不是每个端口安排收，发两个时钟，而是所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发，这里就节省了不少的端口数目.RMII的一个端口要求7个数据线，比MII少了一倍，所以交换机能够接入多一倍数据的端口。和MII一样，RMII支持10Mbps和100Mbps的总线接口速度。
　　SMII是由思科提出的一种媒体接口，它有比RMII更少的信号线数目，S表示串行的意思。因为它只用一根信号线传送发送数据，一根信号线传输接受数据，所以为了满足100Mbps的总线接口速度的需求，它的时钟频率就达到了125MHz，为什么用125MHz，是因为数据线里面会传送一些控制信息.SMII一个端口仅用4根信号线完成100Mbps的传输，比起RMII差不多又少了一倍的信号线.SMII在工业界的支持力度是很高的。同理，所有端口的数据收发都公用同一个外部的125MHz时钟。
　　GMII是千兆网的MII接口，这个也有相应的RGMII接口，表示简化了的GMII接口.

　　MII总线
　　在IEEE802.3中规定的MII总线是一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器（MAC）相连接的通用总线。网络控制器可以用同样的硬件接口与任何PHY 。
　　GMII（Gigabit MII）
　　GMII采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps.同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。
　　GMII接口数据结构符合IEEE以太网标准。该接口定义见IEEE 802.3-2000.
　　发送器：
　　GTXCLK——吉比特TX.。信号的时钟信号（125MHz）
　　TXCLK——10/100Mbps信号时钟
　　TXD［7..0］——被发送数据
　　TXEN——发送器使能信号
　　TXER——发送器错误（用于破坏一个数据包）
　　注：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信号，TXD，TXEN，TXER信号与此时钟信号同步。否则，在10/100Mbps速率下，PHY提供TXCLK时钟信号，其它信号与此信号同步。其工作频率为25MHz（100M网络）或2.5MHz（10M网络）。
　　接收器：
　　RXCLK——接收时钟信号（从收到的数据中提取，因此与GTXCLK无关联）
　　RXD［7..0］——接收数据
　　RXDV——接收数据有效指示
　　RXER——接收数据出错指示
　　COL——冲突检测（仅用于半双工状态）
　　管理配置
　　MDC——配置接口时钟
　　MDIO——配置接口I/O
　　管理配置接口控制PHY的特性。该接口有32个寄存器地址，每个地址16位。其中前16个已经在“IEEE 802.3，2000-22.2.4 Management Functions”中规定了用途，其余的则由各器件自己指定。
　　RMII（Reduced Media Independant Interface）
　　简化媒体独立接口
　　是标准的以太网接口之一，比MII有更少的I/O传输。
　　RMII口是用两根线来传输数据的，MII口是用4根线来传输数据的，GMII是用8根线来传输数据的.MII/RMII只是一种接口，对于10Mbps线速，MII的时钟速率是2.5MHz就可以了，RMII则需要5MHz;对于100Mbps线速，MII需要的时钟速率是25MHz，RMII则是50MHz.
　　MII/RMII用于传输以太网包，在MII/RMII接口是4/2bit的，在以太网的PHY里需要做串并转换，编解码等才能在双绞线和光纤上进行传 输，其帧格式遵循IEEE 802.3（10M）/IEEE 802.3u（100M）/IEEE 802.1q（VLAN）。以太网帧的格式为：前导符+开始位+目的mac地址+源mac地址+类型/长度+数据+padding（optional）+32bitCRC
　　如果有vlan，则要在类型/长度后面加上2个字节的vlan tag，其中12bit来表示vlan id，另外4bit表示数据的优先级！