MDIO協(xié)議即SMI協(xié)議，SMI協(xié)議也是一種通信協(xié)議類似與I2C協(xié)議但是通信方式不一樣。SMI包含兩根信號(hào)線，一個(gè)MDC時(shí)鐘線，一個(gè)MDIO雙向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線.MDIO最早在IEEE 802.3的第22卷定義，后來在第45卷又定義了增強(qiáng)版本的MDIO，其主要被應(yīng)用于以太網(wǎng)的MAC和PHY層之間，用于MAC層器件通過讀寫寄存器來實(shí)現(xiàn)對(duì)PHY層器件的操作與管理。

MDIO主機(jī)（即產(chǎn)生MDC時(shí)鐘的設(shè)備）通常被稱為STA（Station Management Entity），而MDIO從機(jī)通常被稱為MMD（MDIO Management Device）。通常STA都是MAC層器件的一部分，而MMD則是PHY層器件的一部分。

MDIO接口包括兩條線，MDIO和MDC，其中MDIO是雙向數(shù)據(jù)線，而MDC是由STA驅(qū)動(dòng)的時(shí)鐘線。MDC時(shí)鐘的最高速率一般為2.5MHz，MDC也可以是非固定頻率，甚至可以是非周期的。MDIO接口只是會(huì)在MDC時(shí)鐘的上升沿進(jìn)行采樣，而并不在意MDC時(shí)鐘的頻率（類似于I2C接口）。如下圖所示。

MDIO接口最初是由IEEE RFC802.3中的22號(hào)條款定義的，在最初的定義中，一個(gè)單獨(dú)的MDIO接口可以訪問32個(gè)不同的PHY設(shè)備中的32個(gè)寄存器，這些寄存器提供狀態(tài)和控制信息，例如：連接狀態(tài)、傳輸速度能力、當(dāng)前選擇的傳速、低壓消耗時(shí)的下電情況、全雙工還是半雙工、自動(dòng)協(xié)商、錯(cuò)誤提示以及反饋信息等等。

為了滿足10G以太網(wǎng)設(shè)備的普及發(fā)展，在IEEE 802.3ae 的45號(hào)條款中為MDIO接口提供了額外的規(guī)范：

1）能夠通過32個(gè)端口訪問32個(gè)不同設(shè)備的65536個(gè)寄存器；

2）為訪問10G以太網(wǎng)提供額外的OP碼和ST碼，從而可以直接訪問寄存器地址；

3）端到端的報(bào)錯(cuò)信號(hào)；

4）環(huán)回模式控制；

5）低壓電氣標(biāo)準(zhǔn)。

Clause-22 格式：

Clause-45 格式：

如上圖所示，比較兩個(gè)版本的差異，我們可以發(fā)現(xiàn) Clause-22 只有讀寫兩個(gè)幀 格式，因此是單幀可以完成讀或?qū)懖僮鳌６鰪?qiáng)版Clause-45 增加了 Address 幀 和Post-read-inc-address（自動(dòng)增量讀)，在向下兼容Clause-22的同時(shí)，又支持自動(dòng)增量讀操作以及訪問寄存器由5bit 擴(kuò)展到16bit。Clause-45 需要兩幀完成讀或者寫操作，也就是說STA 要先發(fā)送 Address 幀 再發(fā)送 Write or Read or Post-read-inc-address幀。

其中ST 域段用來區(qū)分是Clause-22（ST=00） 還是Clause-45 (ST=01)

Clause-45 各個(gè)域段解釋：

TA: Turn Around，2 位轉(zhuǎn)向，在讀操作中，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)，MAC 端此兩位設(shè)為高阻，若 MAC 檢測到第二位非低電平，表明對(duì)方無應(yīng)答，可通過這個(gè)判斷是否讀取失?。辉趯懖僮髦?，不需要 MDIO 方向發(fā)生變化，MAC 固定輸出 2’b10

MDIO 時(shí)序：

可以看到，PHY 芯片在 MDC 上升沿讀取數(shù)據(jù)，并在上升沿給出數(shù)據(jù)。因此 MAC 端須在 MDC 下降沿給出數(shù)據(jù)，而讀取數(shù)據(jù)在上升沿、下降沿均可.

審核編輯：黃飛

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