目錄

wol?

以太網(wǎng)

MAC

PHY

RMII

通信配置

總結

wol?

Wake-on-LAN簡稱WOL，WOL（網(wǎng)絡喚醒）?是一種標準網(wǎng)絡協(xié)議，它的功效在于讓已經(jīng)進入休眠狀態(tài)或關機狀態(tài)的計算機，透過局域網(wǎng)（多半為以太網(wǎng)）的另一端對其發(fā)令，使其從休眠狀態(tài)喚醒、恢復成運作狀態(tài)，或從關機狀態(tài)轉(zhuǎn)成引導狀態(tài)。WoL 技術通過將魔術數(shù)據(jù)包從服務器傳輸?shù)教囟ㄓ嬎銠C來運行?；脭?shù)據(jù)包是一個特殊的數(shù)據(jù)包，其中包含目標計算機的媒體訪問控制 （MAC） 地址和網(wǎng)絡廣播地址以及 WoL 配置。WoL 通常從具有 IP 地址管理軟件的服務器廣播。

WoL 的目的是遠程在設備上執(zhí)行喚醒操作。它可以幫助網(wǎng)絡管理員自動執(zhí)行不需要任何手動干預的定期喚醒計劃。

消息通常由在連接到同一局域網(wǎng)的設備上執(zhí)行的程序發(fā)送到目標計算機。

以太網(wǎng)連接（包括家庭和工作網(wǎng)絡、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和 Internet 本身）都基于計算機之間發(fā)送的幀。 WoL 是使用一種特殊設計的稱為魔術包的幀來實現(xiàn)的，魔術包被發(fā)送到網(wǎng)絡中的所有計算機，其中包括要被喚醒的計算機。 魔術分組包含目的地計算機的 MAC 地址、內(nèi)置在計算機中的每個網(wǎng)絡接口卡（“NIC”）或其它以太網(wǎng)設備中的標識號，其使得它能夠在網(wǎng)絡上被唯一地識別和尋址。 具有 LAN 喚醒功能的已關機或關閉的計算機將包含能夠在系統(tǒng)關機時以低功耗模式“偵聽”傳入數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡設備。 如果接收到指向設備 MAC 地址的魔術包，網(wǎng)卡會向計算機的電源或主板發(fā)出信號，以啟動系統(tǒng)喚醒，其方式與按下電源按鈕的方式相同。

魔術分組在數(shù)據(jù)鏈路層（OSI 模型中的第 2 層）上被發(fā)送，并且當被發(fā)送時，使用網(wǎng)絡廣播地址被廣播到給定網(wǎng)絡上的所有附接的設備；不使用 IP 地址（OSI 模型中的第 3 層）。

由于 LAN 喚醒是基于廣播技術構建的，因此通常只能在當前網(wǎng)絡子網(wǎng)內(nèi)使用。 不過，也有一些例外情況，LAN 喚醒實際上可以在任何網(wǎng)絡上運維，只要配置和硬件適當，包括通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程喚醒。為了使 LAN 喚醒工作，網(wǎng)絡接口的某些部分需要保持打開狀態(tài)。

功耗控制（MCU ARM-cortex M3內(nèi)核）：

待機模式特點：

以太網(wǎng)

以太網(wǎng) 不是一種具體的網(wǎng)絡，而是一種網(wǎng)絡技術標準，既包含了數(shù)據(jù)鏈路層的內(nèi)容，也包含了一些物理層的內(nèi)容。例如：規(guī)定了網(wǎng)絡拓撲結構、訪問控制方式、傳輸速率等。

以太網(wǎng)中的所有主機，共享一個通信信道，當一臺主機給目標主機發(fā)送數(shù)據(jù)后，處于同一個局域網(wǎng)的所有主機都能夠收到，它們都會對比自己的 MAC 地址和數(shù)據(jù)中的目的 MAC 地址，除了目標主機的對比是相等的之外，其余主機的對比都是不相等的，所以其余主機都會丟棄，只有目標主機會將其解包并向上交付。

以太網(wǎng)電路的基本構成

對于上面框圖三個部分，并不是每個部分都是獨立的芯片，一般有幾種情況：

• CPU內(nèi)部集成了MAC和PHY，難度較高
• CPU內(nèi)部集成MAC,PHY采用獨立芯片(主流方案目前用的最多)
• CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用獨立芯片或者集成芯片(高端采用)

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

常用的CPU內(nèi)部集成MAC，PHY采用獨立的芯片方案，CPU和MAC集成在一起，PHY芯片通過MII接口與CPU上的MAC互聯(lián)。

對于這種方案，其硬件方案比獨立的相對于更簡單，PHY與MAC之間有以下兩個重要的硬件接口

MDIO總線接口，主要是完成CPU對于PHY芯片的寄存器配置

MII總線接口，主要是完成數(shù)據(jù)收發(fā)相關的業(yè)務

當我們的PHY芯片發(fā)送數(shù)據(jù)，接受到MAC層發(fā)送過來的數(shù)字信號，然后轉(zhuǎn)換成模擬信號，通過MDI接口傳輸出去。但是我們的網(wǎng)線傳輸?shù)木嚯x又很長，有時候需要送到100米甚至更遠的地址，那么就會導致信號的流失。而且外網(wǎng)線與芯片直接相連的話，電磁感應和靜電，也很容易導致芯片的損壞，所以就要使用網(wǎng)絡變壓器，其主要作用是

傳輸數(shù)據(jù),它把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號,并且通過電磁場的轉(zhuǎn)換耦合到不同電平的連接網(wǎng)線的另外一端

隔離網(wǎng)線連接的不同網(wǎng)絡設備間的不同電平,以防止不同電壓通過網(wǎng)線傳輸損壞設備

還能使芯片端與外部隔離，抗干擾能力大大增強，而且對芯片增加了很大的保護作用，保護PHY免遭由于電氣失誤而引起的損壞（如雷擊）

MAC

MAC(Media Access Control)，即媒體訪問控制子層協(xié)議，該部分有兩個概念：MAC可以是一個硬件控制器以及MAC通訊協(xié)議。該協(xié)議位于OSI七層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，主要是負責控制與連接物理層的物理介質(zhì)。

MAC硬件框圖

MAC 地址用來標識數(shù)據(jù)鏈路層中相連的節(jié)點。長度為 6 個字節(jié) 48 位，一般用十六進制數(shù)字加上冒號的形式來表示。例如：52:54:00:56:6a:47 。

PHY

什么是phy

PHY（英語：Physical），中文可稱之為端口物理層，是一個對OSI模型物理層的共同簡稱。而以太網(wǎng)是一個操作OSI模型物理層的設備。一個以太網(wǎng)PHY是一個芯片，可以發(fā)送和接收以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀（frame）。不同于NIC（網(wǎng)卡），PHY沒有自己的MAC地址。 ?

也就是說，PHY是網(wǎng)絡結構中的最底層，物理層。PHY芯片是實現(xiàn)物理層這一層功能的芯片。網(wǎng)絡設備之間就是通過PHY芯片相互連接的（介質(zhì)是網(wǎng)線或者光纖）。

PHY的主要功能就是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)成模擬信號，然后在網(wǎng)線或者光纖傳輸。因為模擬信號和數(shù)字信號的不同，加上不同設備之間的傳輸環(huán)境復雜，因此，大部分的PHY都是單獨做到一個芯片內(nèi)的。

因此，在一般的網(wǎng)絡設備電路設計中，需要為PHY芯片設計電路。PHY的芯片廠家為了滿足大部分的應用場景，會在PHY上面提供很多接口協(xié)議，以供設計人員使用。比如，一顆PHY可能會支持網(wǎng)線傳輸，又或者支持光纖傳輸，然后在連接數(shù)據(jù)鏈路層這邊，會提供很多的MII接口以供選擇。

發(fā)送數(shù)據(jù)：對于PHY來說，并沒有幀的概念，對它來說，不管是地址、數(shù)據(jù)還是CRC，都會將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，在按照物理層的編碼規(guī)則把數(shù)據(jù)編碼，最終轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送出去

接收數(shù)據(jù)：從外部接收數(shù)據(jù)時，模擬信號先轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，再經(jīng)過解碼得到數(shù)據(jù)， 經(jīng)過MII送到MAC

CSMA/CD：可以檢測到網(wǎng)絡上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測到網(wǎng)絡空閑，再等待一個隨機時間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩個碰巧同時送出了數(shù)據(jù)，那樣必將造成沖突。這時候，沖突檢測機構可以檢測到?jīng)_突，然后各等待一個隨機的時間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。

MDI

MDI口是快速以太網(wǎng)100BASE-T定義的與介質(zhì)有關接口（Media Dependent Interface）。MDI是指通過收發(fā)器發(fā)送的100BASE-T信號，即100BASE-TX、FX、T4或T2信號。將集線器連接網(wǎng)絡接口卡時，其發(fā)送和接收對通常是相互連接的。集線器之間連接時，通常需要一條跨接電纜，其中的發(fā)送和接收對是反接的。MDI是正常的UTP或STP連接，而MDI-X連接器的發(fā)送和接收對是在內(nèi)部反接的，這就使得不同的設備（如集線器-集線器或集電器-交換機），可以利用常規(guī)的UTP或STP電纜實現(xiàn)背靠背的級聯(lián)。

PHY是IEEE 802.3規(guī)定的一個標準模塊，SOC可以通過MDIO對PHY進行配置或者讀取phy相關狀態(tài)，PHY內(nèi)部寄存器必須滿足

PHY芯片的寄存器地址空間是5位，一般由外部硬件連接決定。

地址空間031共32個寄存器，IEEE定義了015這16個寄存器的功能，16-31這16個寄存器由廠商自行實現(xiàn)。也就是說不管哪個廠商的PHY芯片，其中0~15這16個寄存器是一模一樣的。

僅靠這 16個寄存器完全可以驅(qū)動起PHY芯片，至少能保證基本的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信。因此 Linux 內(nèi)核有通用 PHY 驅(qū)動，按道理來講，不管你使用的哪個廠家的 PHY 芯片，都可以使用 Linux 的這個通用 PHY 驅(qū)動來驗證網(wǎng)絡工作是否正常。事實上在實際開發(fā)中可能會遇到一些其他的問題導致 Linux 內(nèi)核的通用 PHY 驅(qū)動工作不正常，這個時候就需要驅(qū)動開發(fā)人員去調(diào)試了。而且除了Linux平臺，單片機平臺也會和phy通信，所使用的功能和芯片也是根據(jù)需求所定，所以在實際開發(fā)中需要做不同的適配，下面會講到極海32和裕泰8512的配置通信。

phy芯片的接口介紹

MAC與PHY之間通過兩個接口連接，分別為SMI接口和MII接口。

MII叫做介質(zhì)獨立接口，以太網(wǎng)MAC通過該接口發(fā)出數(shù)據(jù)幀經(jīng)過PHY后傳輸?shù)狡渌W(wǎng)絡節(jié)點上，同時其他網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)據(jù)先經(jīng)過PHY后再由MAC接收；

SMI叫做是串行管理接口，以太網(wǎng)MAC通過該接口可以訪問PHY的寄存器，通過對這些寄存器操作可對PHY進行控制和管理。

MII（Media Independent Interface）即媒體獨立接口，MII接口是MAC與PHY連接的標準接口。它是IEEE-802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標準。MII接口提供了MAC與PHY之間、PHY與STA(Station Management)之間的互聯(lián)技術。媒體獨立表明在不對MAC硬件重新設計或替換的情況下,任何類型的PHY設備都可以正常工作.它包括一個數(shù)據(jù)接口,以及一個MAC和PHY之間的管理接口。MII接口有MII、RMII、SMII、SSMII、SSSMII、GMII、SGMII、RGMII等。這里簡要介紹其中的MII和RGMII。

MII接口主要包括以下三個部分：

• 從MAC層到PHY層的發(fā)送數(shù)據(jù)接口
• 從PHY層到MAC層的接收數(shù)據(jù)接口
• 從MAC層和PHY層之間寄存器控制和信息獲取的MDIO接口

MII的MAC層定義接口

MII的時鐘為25MHz，傳輸速率為10/100Mbps。其特性如下：

• 支持10Mb/s和100Mb/s的數(shù)據(jù)速率
• 100M工作模式下，參考時鐘是25MHz；10M工作模式下，信號參考時鐘是2.5MHz
• 支持全雙工、半雙工兩種工作模式
• 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時采用,4bit方式

SMI是MAC內(nèi)核訪問PHY寄存器接口，它由兩根線組成，雙工，MDC為時鐘，MDIO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不同的phy。

MDC/MDIO基本特性：

兩線制：MDC（時鐘線）和MDIO（數(shù)據(jù)線）。

時鐘頻率：2.5MHz

通信方式：總線制，可同時接入的PHY數(shù)量為32個

通過SMI接口，MAC芯片主動的輪詢PHY層芯片，獲得狀態(tài)信息，并發(fā)出命令信息。

SMI幀格式

RMII

RMII 精簡介質(zhì)獨立接口。RMII降低了以太網(wǎng)外設與外部 PHY在 10/100Mbit/s下微控制器的引腳數(shù)。根據(jù)IEEE 802.3U標準，MII有16個數(shù)據(jù)和控制信號的引腳。RMII將引腳減少為7個。

RMII 在MAC 和 PHY之間實例化。有助于將MAC 的 MII 轉(zhuǎn)換為RMII。RMII具有一特性：

1、單獨的2位寬的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)路徑

2、10-Mbit/s 和100-Mbit/s 的運行速率

3、參考時鐘為50MHz

4、從外部提供相同的參考時鐘給MAC和外部以太網(wǎng)PHY

RMII接口框圖

通信配置

以下的配置說的是極海32與裕泰8512通信的簡單流程，附部分代碼，

首先需要初始化配置RMII模式相關的gpio，并選擇以太網(wǎng)外部接口為RMII

//MCU引腳 
/* * ETH_RESET# PB6
     * ETH_INT PB15
     * ETH_MDIO PA2
     * ETH_MDC PC1
     * ETH_RMII_REF_CLK PA1
     * ETH_RMII_CRS_DV PA7
     * ETH_RMII_RXD0 PC4
     * ETH_RMII_RXD1 PC5
     * ETH_RMII_TX_EN PB11
     * ETH_RMII_TXD0 PB12
     * ETH_RMII_TXD1 PB13
*/ 
//接口gpio初始化函數(shù) 
etherent_gpio_config() 
{ 
    /* Configure ETH_MDIO */ 
    configStruct.pin = ETH_MDIO_PIN; 
    configStruct.mode = GPIO_MODE_AF_PP; 
    GPIO_Config(ETH_MDIO_PORT, &configStruct); 

    ... ... ... ... 
} 
/Select an Ethernet external interface/ 
GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_REMAP_MACEISEL_RMII);

YT8512 產(chǎn)品使用說明書

查看PHY芯片產(chǎn)品說明書及MCU產(chǎn)品手冊和硬件原理圖配置外部中斷

EINT_ClearStatusFlag(EINT_LINE_15); 
EINT_InitStructure1.line = EINT_LINE_15; 
EINT_InitStructure1.mode = EINT_MODE_INTERRUPT; 
EINT_InitStructure1.trigger = EINT_TRIGGER_FALLING; 
EINT_InitStructure1.lineCmd = ENABLE; 
EINT_Config(&EINT_InitStructure1); 
NVIC_EnableIRQRequest(EINT15_10_IRQn, 1, 1);

根據(jù)MCU手冊，配置以太網(wǎng)外設

etherent_mac_dma_config() 
{ 
    /* Enable ETHERNET clock */ 
    RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_ETH_MAC | RCM_AHB_PERIPH_ETH_MAC_TX |                 
                                                      RCM_AHB_PERIPH_ETH_MAC_RX); 

    /* Reset ETH on AHB Bus */ 
    ETH_Reset(); 
    /* Software reset */ 
    ETH_SoftwareReset(); 
    /* Wait for software reset */ 
    while (ETH_ReadSoftwareReset() == SET); 
    /* ETH Config Struct *///使用默認值配置ETH_Config_T成員。            
    ETH_ConfigStructInit(D_InitStructure); 
    /* ETH Config MAC */     
    ETH_InitStructure.autoNegotiation = ETH_AUTONEGOTIATION_ENABLE; //選擇外部PHY的自協(xié)商模式 
    ETH_InitStructure.xxxxx .
    ................ 
    ................. 

    /* ETH Config DMA */ 
    ETH_InitStructure.receiveStoreForward = ETH_RECEIVESTOREFORWARD_ENABLE;  // /*！<啟用接收存儲和轉(zhuǎn)發(fā)模式*
    
    ETH_InitStructure.xxxxx 
    ................. 
    ................. 
}

    //配置以太網(wǎng)外設參數(shù)

    ETH_Config(D_InitStructure, YT8512_PHY_ADDRESS) //這個函數(shù)調(diào)用廠商的eth外設庫函數(shù)，主要是配置以太網(wǎng)參數(shù)以及PHY的初始化配置

上述配置成功后就能與PHY進行通信了，然后就可以去配置PHY的寄存器。要實現(xiàn)wol功能，就需要去配置PHY的MAC地址，地址自定義，寫進PHY的MAC地址寄存器。

根據(jù)手冊得到3個MAC寄存器，這里要注意，地址前面標注為“EXT”，表示這3個寄存器為外部擴展寄存器，而對于擴展寄存器的操作在手冊中另有說明，如下

MII_reg0x1e 和MII_reg0x1f 寄存器描述

所以根據(jù)訪問方式去配置 PHY 的MAC寄存器，如下

//寫PHY擴展寄存器的方式 
static void apm_phy_wr_ext(uint16_t reg,uint16_t val) 
{ 
    //配置PHY MAC地址
    ETH_WritePHYRegister(YT8512_PHY_ADDRESS,REG_DEBUG_ADDR_OFFSET,reg);         
    ETH_WritePHYRegister(YT8512_PHY_ADDRESS,REG_DEBUG_DATA,val);   
    apm_phy_wr_ext(PHY_MAC_ADDRESS_ADDR1,0x2db2);//04 
    ETH_WriteDelay(ETH_REG_WRITE_DELAY); 
    apm_phy_wr_ext(PHY_MAC_ADDRESS_ADDR2,0xe87c);//05 
    ETH_WriteDelay(ETH_REG_WRITE_DELAY); 
    apm_phy_wr_ext(PHY_MAC_ADDRESS_ADDR3,0xd769);//06、
}

然后需要配置PHY WOL相關寄存器，如下：

開啟wol機制：

觸發(fā)方式：

配置phy中斷：

//開啟WOL機制 
//0x4000 
//0x4004 
apm_phy_wr_ext(PHY_MACHINING_ADDRESS_ADDR1,0x06); 
ETH_WriteDelay(ETH_REG_WRITE_DELAY); 
//選擇中斷觸發(fā)方式為1ms的脈沖，通過讀取兩次0x13寄存器清除中斷（0x13寄存器清零，中斷信號變高） 
apm_phy_wr_ext(PHY_MACHINING_ADDRESS_ADDR2,0x02ef);//03 
//配置中斷為WOL中斷                         //0x12 ETH_WritePHYRegister(YT8512_PHY_ADDRESS,PHY_INTERRUPT_ADDRESS,0x40);

清除中斷：

//讀取兩次PHY_MII_REG 0X13 寄存器 清除中斷 ETH_ReadPHYRegister(YT8512_PHY_ADDRESS,PHY_INTERRUPT_EVENT_ADDRESS); 
APM_EVAL_DelayMs(50); 
ETH_ReadPHYRegister(YT8512_PHY_ADDRESS,PHY_INTERRUPT_EVENT_ADDRESS);

配置流程到這里就基本結束了，驗證就是通過遠程網(wǎng)絡工具發(fā)送配置的Mac地址，然后看有沒有觸發(fā)配置的MCU外部中斷。

總結

MAC 就是以太網(wǎng)控制器，屬于OSI的數(shù)字鏈路層。 phy 屬于OSI的物理層(Physical layer)，所以叫phy。

CPU Mac與phy通信通過MII接口，數(shù)據(jù)的傳輸通過MDIO數(shù)據(jù)線。通過配置phy的相關寄存器實現(xiàn)不同的功能。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-770535.html

到了這里，關于WOL喚醒配置（以太網(wǎng)、PHY、MAC）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！