以太网PHY寄存器分析.doc

以太网 PHY 寄存器分析

以太网 PHY 寄存器分析...................................................................................................................1

1、以太网 PHY 标准寄存器分析.............................................................................................2

1.1 Control Register............................................................................................................2

1.2 Status register................................................................................................................5

1.3 PHY Identifier Register.................................................................................................8

1.4 Auto-Negotiation Advertisement Register....................................................................8

1.5 Auto-Negotiation Link Partner Base Page Ability Register.........................................9

2.1 工作模式控制器.........................................................................................................15

2.2 端口驱动模式.............................................................................................................15

2.3 预加重配置.................................................................................................................15

2.4 自动协商降格.............................................................................................................16

2.5 Auto-Crossover 配置...................................................................................................18

2.6 MDI 信号边沿速率调整............................................................................................18

2.7 错误指示寄存器.........................................................................................................19

1、以太网 PHY 标准寄存器分析

PHY 是 IEEE802.3 中定 义 的 一 个 标 准 模 块 ， STA （ station management

示。以下结合实际应用，对 IEEE802.3 定义的寄存器各项功能进行分析。

表 1 PHY 管理寄存器集

Register address Register name

Basic/Extended

作状态进行设置。Control Register 的每一位完成的功能见表 2。

表 2 Control Register

Bit(s) Name Description R/Wa

0.15 Reset

1 = PHY reset

0 = normal operation

R/W

SC

0.14 Loopback

1 = enable loopback mode

0 = disable loopback mode

R/W

0.13 Speed Selection (LSB)

1 0 = 1000 Mb/s

R/W

0 = Disable Auto-Negotiation Process

0.11 Power Down

1 = power down

0 = normal operation

R/W

0.10 Isolate

1 = electrically Isolate PHY from MII or

GMII

0 = normal operation

R/W

0.9 Restart Auto-Negotiation

1 = Restart Auto-Negotiation Process

0 = normal operation

R/W

SC

0.6 Speed Selection (MSB)

0.6 0.13

1 1 = Reserved

1 0 = 1000 Mb/s

0 1 = 100 Mb/s

0 0 = 10 Mb/s

R/W

0.5:0 Reserved Write as 0, ignore on Read R/W

Reset：Bit15 控制的是 PHY 复位功能，在该位置写入 1 实现对 PHY 的复位

操作。复位后该端口 PHY 的其他控制、状态寄存器将恢复到默认值，每次 PHY

复位应该在 0.5s 的时间内完成，复位过程中 Bit15 保持为 1，复位完成之后该位

应该自动清零。一般要改变端口的工作模式（如速率、双工、流控或协商信息

等）时，在设置完相应位置的寄存器之后，需要通过 Reset 位复位 PHY 来使配

置生效。

Loopback：Loopback 是一个调试以及故障诊断中常用的功能，Bit14 置 1

之后，PHY 和外部 MDI 的连接在逻辑上将被断开，从 MAC 经过 MII/GMII（也

可能是其他的 MAC/PHY 接口）发送过来的数据将不会被发送到 MDI 上，而是

PHY（88E1145）对应的端口发送的帧出现 CRC 错误，当时这个问题的排查过程经历和很

长的时间，最后得出的结论是 RGMII 的接口电平配置电阻焊接混料导致故障。我们姑且不

去考虑这个案例实际的解决过程，在这里讨论一下如何通过 Loopback 功能对该问题进行定

位。

首先介绍一下 S3760 交换部分的架构，MAC 芯片为 98EX126，通过 RGMII 接口连接

到 PHY 芯 片 88E1145 ， MAC 通 过 PCI 管 理 总线 连 接 到 CPU 。 在 这个案 例 中 ，查 看

88E1145 的资料，其 Loopback 操作在 PCS 子层完成，两个方向的 Loopback，如下图所示。

第一种模式，从 MAC 经过 RGMII 发送的帧到达 PCS 后被 Loopback 到 RGMII 的接收通道

再送回给 MAC（这种模式就是上面所描述的寄存器 0 Loopback 位控制的 Loopback 模式），

另一种模式，从 MDI 接收上来的帧到达 PCS 后被 Loopback 到 MDI 的发送通道，这种

要进一步更精确的定位问题 ，我们 还可以 去查询 MAC 芯片是 否有类 似的端 口

Loopback 功能，如果有则在 MAC 内部也做一下 Loopback 观察是否有 CRC；如果没有，可

以将 MAC 和 PHY 的 RGMII 接口断开，将 MAC 的 RGMII 发送和接收通道自己连接起来，

将 PHY 的 RGMII 发送和接收通道自己连接起来，分别做砸帧测试观察有没有 CRC，这样

就可以进一步的缩小范围。不过这个 S3760 的案例有其特殊性，98EX126 没有端口的

Loopback 功能，而 MAC 的 RGMII 发送信号直接连接到 PHY，中间没有电阻，而且两者都

是 BGA 封装，这两个实验都没办法进行。因此故障排查中需要检查的范围就比较广一点了。

但是从中我们我们可以看出，Loopback 操作在故障定位中可以起到将各个功能模块隔离定

位的作用，虽然这些模块在物理上是集成在一个芯片中的。这种分割隔离的思想在故障定

位中是非常重要的。