MAC MII and PHY

問(wèn)：以太網(wǎng)MAC是什么？

答：MAC就是媒體接入控制器。以太網(wǎng)MAC由IEEE-802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義。它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層。最新的MAC同時(shí)支持10Mbps和100Mbps兩種速率。通常情況下，它實(shí)現(xiàn)MII接口。

問(wèn)：什么是MII？

答：MII即媒體獨(dú)立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它包括一個(gè)數(shù)據(jù)接口，以及一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口(圖1)。數(shù)據(jù)接口包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨(dú)立信道。每條信道都有自己的數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和控制信號(hào)。MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個(gè)信號(hào)。管理接口是個(gè)雙信號(hào)接口：一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。

問(wèn)：以太網(wǎng)PHY是什么？

答：PHY是物理接口收發(fā)器，它實(shí)現(xiàn)物理層。IEEE-802.3標(biāo)準(zhǔn)定義了以太網(wǎng)PHY。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14條)和100BaseTX(第24條和第25條)的規(guī)范。

問(wèn)：造成以太網(wǎng)MAC和PHY單片整合難度高的原因是什么？

答：PHY整合了大量模擬硬件，而MAC是典型的全數(shù)字器件。芯片面積及模擬/數(shù)字混合架構(gòu)是為什么先將MAC集成進(jìn)微控制器而將PHY留在片外的原因。更靈活、密度更高的芯片技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)MAC和PHY的單芯片整合。

問(wèn)： 除RJ-45接口外，還需要其它元件嗎？

答：需要其它元件。雖然PHY提供絕大多數(shù)模擬支持，但在一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)中，仍需外接6、7只分立元件及一個(gè)局域網(wǎng)絕緣模塊。絕緣模塊一般采用一個(gè)1：1的變壓器。這些部件的主要功能是為了保護(hù)PHY免遭由于電氣失誤而引起的損壞。

問(wèn)：10BaseT和100BaseTX PHY實(shí)現(xiàn)方式不同的原因何在？

答：兩種實(shí)現(xiàn)的分組描述本質(zhì)上是一樣的，但兩者的信令機(jī)制完全不同。其目的是阻止一種硬件實(shí)現(xiàn)容易地處理兩種速度。10BaseT采用曼徹斯特編碼，100BaseTX采用4B/5B編碼。

問(wèn)：什么是曼徹斯特編碼？

答：曼徹斯特編碼又稱曼徹斯特相位編碼，它通過(guò)相位變化來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)位(圖2)。通常，用一個(gè)時(shí)鐘周期中部的上升沿表示“1”，下降沿表示“0”。周期末端的相位變化可忽略不計(jì)，但有時(shí)又可能需要將這種相位變化計(jì)算在內(nèi)，這取決于前一位的值。

問(wèn)：什么是4B/5B編碼？

答：4B/5B編碼是一種塊編碼方式。它將一個(gè)4位的塊編碼成一個(gè)5位的塊。這就使5位塊內(nèi)永遠(yuǎn)至少包含2個(gè)“1”轉(zhuǎn)換，所以在一個(gè)5位塊內(nèi)總能進(jìn)行時(shí)鐘同步。該方法需要25%的額外開(kāi)銷。