概述

上圖來自 瑞昱半導(dǎo)體 (RealTek) 的 RTL8201F 系列網(wǎng)卡 PHY 芯片手冊(cè)。按OSI 7層網(wǎng)絡(luò)模型劃分，網(wǎng)卡PHY 芯片(圖中的RTL8201F)位于物理層，對(duì)應(yīng)的軟件層就是本文討論的 PHY 驅(qū)動(dòng)層；而 MAC 位于 數(shù)據(jù)鏈路層，也是通常軟件上所說的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)層，它不是本文的重點(diǎn)，不做展開。另外，可通過 MDIO 接口對(duì) PHY 芯片進(jìn)行配置（如PHY芯片寄存器讀寫），而 PHY 和 MAC 通過 MII/RMII 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

PHY芯片通過MII/GMII/RMII/SGMII/XGMII等多種媒體獨(dú)立接口（介質(zhì)無關(guān)接口）與數(shù)據(jù)鏈路層的MAC芯片相連，并通過MDIO接口實(shí)現(xiàn)對(duì)PHY 狀態(tài)的監(jiān)控、配置和管理。

PHY與MAC整體的連接框圖：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

每個(gè) phy 芯片會(huì)創(chuàng)建一個(gè) struct phy_device 類型的設(shè)備，對(duì)應(yīng)的有 struct phy_driver 類型的驅(qū)動(dòng)，這兩者實(shí)際上是掛載在 mdio_bus_type 總線上的，mac 會(huì)被注冊(cè)成 struct net_device。

phy_device

phy_driver

mii_bus

net_device

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phy 設(shè)備的注冊(cè)

以網(wǎng)卡 Fec 為例，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)在初始化 fec_probe() 時(shí)遍歷 dts 的定義，創(chuàng)建相應(yīng) struct phy_device 類型的設(shè)備，主要步驟為：

1. 注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 net_device

2. 申請(qǐng)隊(duì)列和 DMA

3. 申請(qǐng) MDIO 總線

4. 創(chuàng)建并注冊(cè) Phy 設(shè)備

phy 驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)

genphy_driver 通用驅(qū)動(dòng)

內(nèi)核中有 genphy_driver 通用驅(qū)動(dòng)，以及專有驅(qū)動(dòng)（這里以 NXP TJA 驅(qū)動(dòng)為例），分別如下：

genphy_driver 的 struct phy_driver 的注冊(cè)過程如下:

其中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是 mdio driver 的 probe 函數(shù)是一個(gè)通用函數(shù) phy_probe：

其中通用 phy 驅(qū)動(dòng)會(huì)調(diào)用函數(shù) genphy_read_abilities 來讀取狀態(tài)寄存器來確定 phy 芯片的能力：

NXP TJA 專有驅(qū)動(dòng)

NXP TJA 驅(qū)動(dòng)的 struct phy_driver 的注冊(cè)過程如下:

根據(jù)上面的分析，由于存在 phydev->drv->probe，所以會(huì)調(diào)用其注冊(cè)的函數(shù) tja11xx_probe。

網(wǎng)卡 fec 和 Phy 的協(xié)作

在 linux 內(nèi)核中，以太網(wǎng) mac 會(huì)被注冊(cè)成 struct net_device，phy 芯片會(huì)被注冊(cè)成 struct phy_device。 phy_device 的狀態(tài)怎么傳遞給 net_device，讓其在 link 狀態(tài)變化時(shí)做出對(duì)應(yīng)的配置改變，這個(gè)任務(wù)就落在上述的 struct phylink 中介身上。

下面就以 fec 網(wǎng)口驅(qū)動(dòng)為例，展示一下網(wǎng)卡 fec 和 phy 的協(xié)作過程。整個(gè) phy 驅(qū)動(dòng)的主要調(diào)用流程如下圖所示：

一個(gè) phy 驅(qū)動(dòng)的原理其實(shí)是非常簡(jiǎn)單的，一般流程如下：

1. 用輪詢/中斷的方式通過 mdio 總線讀取 phy 芯片的狀態(tài)。

2. 在 phy link 狀態(tài)變化的情況下，正確配置 mac 的狀態(tài)。（例如：根據(jù) phy 自協(xié)商的速率 10/100/1000M 把 mac 配置成對(duì)應(yīng)速率）

phy 芯片狀態(tài)在 phy 設(shè)備注冊(cè)的時(shí)候已經(jīng)體現(xiàn)，這里詳細(xì)講下如何在 phy link 狀態(tài)變化的情況下，正確配置 mac 的狀態(tài)。

自協(xié)商配置

具體啟動(dòng) phy 自協(xié)商的代碼流程如下：

link 狀態(tài)讀取

phy link 狀態(tài)讀取的代碼流程如下：

link 狀態(tài)通知

phy 的 link 狀態(tài)變化怎么通知給 netdev，并且讓 mac 做出相應(yīng)的配置改變，這個(gè)是通過一個(gè)中介 phylink 來實(shí)現(xiàn)的。

原文作者：人人極客社區(qū)