STM系列（5）--STM32 以太网硬件设计—PHY

小融一号

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OSI 的 7 层基准模型中PHY 属于第一层——物理层。PHY 是数据链路层的媒体访问控制部分和媒体的接口。PHY 对所有传输的数据只是进行编码转化，没有对有效数据信号进行任何分析或改变，但是 MAC 所有的数据传输都必须经过PHY 发送和接收才能传输到目标MAC。

PHY 还可以完成连接判断，自动协商以及冲突检测。MAC 可以通过修改 PHY 的寄存器完成对自动协 商的监控，当然也可以读取PHY 的寄存器来判断PHY 的状态。

一.PHY 寄存器

IEEE802.3 标准中定义了 PHY 的基本寄存器，寄存器偏移 00h ~ 0fh。其中最重要的就是 BCR（Basic Control Register, offset: 00h），BSR（Basic Status Register, offset: 01h）。

MAC 通过 SMI 接口访问 BCR 来控制 PHY 的工作模式，也可以通过访问 BSR 来得知 PHY 的工作状态。 需要注意的是，有 时 PHY 的工作速率和工作模式不一定是通过访问 BSR 来得到的，因此在使用 STM32 MAC 外设与不同的 PHY 通讯时，可 能需要修改寄存器定义。以下是 ST 所提供的驱动中关于 PHY 寄存器的定义（节选自 stm32f4xx_hal_conf.h）。

/* Section 3: Common PHY Registers */ #define PHY_BCR             ((uint16_t)0x00)          /*!< Transceiver Basic Control Register */ #define PHY_BSR             ((uint16_t)0x01)          /*!< Transceiver Basic Status Register */ #define PHY_RESET           ((uint16_t)0x8000)        /*!< PHY Reset */ #define PHY_LOOPBACK        ((uint16_t)0x4000) /*!< Select loop-back mode */ #define PHY_RESTART_AUTONEGOTIATION    ((uint16_t)0x0200)     /*!< Restart auto-negotiationfunction */ #define PHY_POWERDOWN               ((uint16_t)0x0800)        /*!< Select the power down mode */ #define PHY_AUTONEGO_COMPLETE     ((uint16_t)0x0020)      /*!< Auto-Negotiation process completed*/

/* Section 4: Extended PHY Registers */ #define   PHY_SR           ((uint16_t)0x10)    /*!< PHY status register Offset */ #define   PHY_LINK_STATUS   ((uint16_t)0x0001) /*!< PHY Link mask */ #define   PHY_SPEED_STATUS  ((uint16_t)0x0002) /*!< PHY Speed mask */ #define   PHY_DUPLEX_STATUS ((uint16_t)0x0004) /*!< PHY Duplex mask */

二．PHY AutoStrapping

现在的多数 PHY 都具有 AutoStrapping 功能，即可以在硬件设计时，通过上下拉电阻设定某些引脚的电平，PHY 复位后自动 将引脚电平读入指定的寄存器标志位，以相应的方式工作。需要注意的有以下几项：

1.PHY 寄存器地址

SMI 接口访问 PHY 时除了需要 PHY 的寄存器偏移，也需要 PHY 的地址，这个地址是在 AutoStrapping 中指定的。当然，随 后也可以通过 SMI 接口软件修改 PHY 的寄存器地址。

/** * @brief Reads a PHY register * @param heth: pointer to a ETH_HandleTypeDef structure that contains * the configuration information for ETHERNET module * @param PHYReg: PHY register address, is the index of one of the 32 PHY register. * This parameter can be one of the following values: * PHY_BCR: Transceiver Basic Control Register, * PHY_BSR: Transceiver Basic Status Register. * More PHY register could be read depending on the used PHY * @param RegValue: PHY register value * @retval HAL status */ HAL_StatusTypeDef HAL_ETH_ReadPHYRegister(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t PHYReg, uint32_t *RegValue)

2.工作模式

工作模式首先需要注意的是是否使能自动协商功能，自动协商遵循的原则就是双方寻找最快的方式。 也可以在不使能自动协 商的情况下直接指定 PHY 的工作模式（例如半双工 10Mbits/s）。在 ST 的 驱动中，为了准确的获得此信息，通过 SMI 接口 读取寄存器标志位。

3. LED 接口

PHY 中一般都包括指示 LED，用来指示链接状态和 Activity 情况。这些也是可以在此项中设置的。

  

4. 其它

此外，PHY 的 AutoStrapping 中一般还具有 Loopback 等功能。

三． 总结

MAC 和 PHY 并不困难，在应用时，硬件工程师应该阅读 PHY 的参考手册，并在原理图中标明所 选定的工作方式以方便软件工程师编写驱动程序。

文章来源：微信公众号   融创芯城（一站式电子元器件、PCB、PCBA购买服务平台，项目众包平台，方案共享平台）