一、前言
實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中，由于設(shè)計(jì)原因，會(huì)將phy的mdio引腳連接到SoC的2個(gè)空閑gpio上，
這樣就無法通過Gmac自有的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)修改phy，
因此只能通過GPIO模擬的方式實(shí)現(xiàn)MDIO，
好在Linux支持MDIO via GPIO功能。
該功能需要用到內(nèi)核驅(qū)動(dòng)mdio-bitbang.c和mdio-gpio.c。
本例 ：
- 平臺：復(fù)旦微
- kernel 版本：linux 4.14.55-xxxxx
- phy芯片：yt8521
- phy連接到：gmac0
- mdio總線連接到：gpioc 2portc 3
二、mdio基礎(chǔ)概念
1、SMI接口
SMI是MAC內(nèi)核訪問PHY寄存器接口，它由兩根線組成，雙工:
- MDC(Management Data Clock)為時(shí)鐘，
- MDIO(Management Data Input/Output)為雙向數(shù)據(jù)通信，
原理上跟I2C總線很類似，也可以通過總線訪問多個(gè)不同的phy。
MDIO協(xié)議是以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3中專門用于MAC和PYH之間管理的串行接口總線，該接口主要用于MAC控制器對PYH層的狀態(tài)讀取和設(shè)置（寄存器操作）、獲取鏈路狀態(tài)，控制物理層協(xié)商等操作。
MDC/MDIO基本特性：
- 兩線制 ：MDC（時(shí)鐘線）和MDIO（數(shù)據(jù)線）。分主從設(shè)備。
- 時(shí)鐘頻率：2.5MHz
- 通信方式：總線制，可同時(shí)接入的PHY數(shù)量為32個(gè)
- 通過SMI接口，MAC芯片主動(dòng)的輪詢PHY層芯片，獲得狀態(tài)信息，并發(fā)出命令信息。
其中主設(shè)備稱作STA，從設(shè)備稱作MDI，一個(gè)主設(shè)備可以對多個(gè)從設(shè)備進(jìn)行命令讀寫操作。
?三、mdio協(xié)議波形
1、MDIO接口數(shù)據(jù)幀
在IEEE802.3協(xié)議中，把MDIO接口數(shù)據(jù)幀分為兩種，一種是Clause22，另一種是Clause45。
前者主要用于百兆千兆以太網(wǎng)，后者用于千兆以上的以太網(wǎng)。
2、Clause22
MDIO 接口的讀寫通信協(xié)議如下圖所示：
CLAUSE22 數(shù)據(jù)幀協(xié)議
- Preamble：
32 位前導(dǎo)碼，由 MAC 端發(fā)送 32 位邏輯“1”，用于同步 PHY 芯片。
- ST（Start of Frame）：
2 位幀開始信號，用 01 表示。
- OP（Operation Code）：
2 位操作碼，讀：10 寫：01。
- PHYAD（PHY Address）：
5 位 PHY 地址，用于表示與哪個(gè) PHY 芯片通信，因此一個(gè) MAC 上可以連 接多個(gè) PHY 芯片。
- REGAD（Register Address）：
5 位寄存器地址，可以表示共 32 位寄存器。
- TA（Turnaround）：
2 位轉(zhuǎn)向，
在讀命令中，MDIO 在此時(shí)由 MAC 驅(qū)動(dòng)改為 PHY 驅(qū)動(dòng)，在第一個(gè) TA 位，MDIO 引腳為高阻狀態(tài)，第二個(gè) TA 位，PHY 將 MDIO 引腳拉低，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)；
在寫命令中，不需 要 MDIO 方向發(fā)生變化，MAC 固定輸出 2’b10，隨后開始寫入數(shù)據(jù)。
- DATA：
16 位數(shù)據(jù)，在讀命令中，PHY 芯片將讀到的對應(yīng) PHYAD 的 REGAD 寄存器的數(shù)據(jù)寫到 DATA 中；在寫命令中，PHY 芯片將接收到的 DATA 寫入 REGAD 寄存器中。需要注意的是，在 DATA 傳 輸?shù)倪^程中，高位在前，低位在后。
- IDLE：
空閑狀態(tài)，此時(shí) MDIO 為無源驅(qū)動(dòng)，處于高阻狀態(tài)，但一般用上拉電阻使其上拉至高電平。
波形舉例
向phy：3 寄存器0x00 寫入 數(shù)據(jù)0x4140
3、Clause45
四、YT8521
YT8521S是一款高度集成的以太網(wǎng)收發(fā)器，符合10BASE-Te、100BASE-TX和1000BASE-T IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。
1、引腳
其中與mdio相關(guān)引腳：
14 MDC Management Data Clock15 MDIO Input/Output of Management Data. Pull up 3.3V/2.5V/1.8V for 3.3V/2.5V/1.8V I/O respectively2、模塊圖
3、MDIO協(xié)議時(shí)序-[重要]
下面YT8521的SMI時(shí)序圖：
上升沿讀數(shù)據(jù)，下降沿寫數(shù)據(jù)。
五、驅(qū)動(dòng)移植
1、驅(qū)動(dòng)文件及移植
mdio-gpio.cmdio-bitbang.c
在這里插入圖片描述
勾選 下面幾項(xiàng)：
│ │ <*> Bitbanged MDIO buses │ │ │ │ <*> GPIO controlled MDIO bus multiplexers │ │ │ │ <*> MMIO device-controlled MDIO bus multiplexers │ │ 2、移植設(shè)備樹
aliases { ………… mdio-gpio0 = &mdio0; }; mdio0: mdio { compatible = "virtual,mdio-gpio"; gpios = <&portc 2 0 >,<&portc 3 0>; #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; phy0: ethernet-phy@7 { reg = <0x7>; yt,phy-delay = <0xfc>; phy-connection-type = "rgmii-id"; }; }; &gmac0 { status = "okay"; phy-handle = <&phy0>; };由設(shè)備樹可知，
- 我們創(chuàng)建了1個(gè)獨(dú)立的mdio設(shè)備節(jié)點(diǎn)
- 當(dāng)用命令mdio修改phy時(shí)，就會(huì)根據(jù)gmac0的phy-handle
- 找到mdio0節(jié)點(diǎn)從而調(diào)用mdio-gpio驅(qū)動(dòng)模塊來配置phy：8521
下圖，是phy直接連接到gmac0的mdio接口，mdio命令執(zhí)行的通路：
下圖是phy連接到gpio口，mdio命令執(zhí)行的通路：
3、查看log
開機(jī)有以下log，說明驅(qū)動(dòng) 移植成功：
# dmesg | grep MDIO[ 3.257270] libphy: GPIO Bitbanged MDIO: probed[ 3.274202] libphy: Fixed MDIO Bus: probed# cd /sys/class/mdio_bus/# lsfixed-0 gpio-0 stmmac-0 stmmac-1# cd gpio-0/# lsdevice gpio-0:03 of_node power subsystem uevent# cd gpio-0\:03/# lsattached_dev phy_has_fixups powerdriver phy_id subsystemof_node phy_interface uevent4、操作
修改eth0為百兆速率，則設(shè)置Speed_Selection位為01，同時(shí)自動(dòng)協(xié)商為Autoneg_En要禁用，即設(shè)置該寄存器值為0x2140：
# mdio eth0 0x00 0x2140 write phy addr: 0x3 reg: 0x0 value : 0x2140抓取波形如下：
