网口PHY工作原理
MAC和PHY组成原理
MAC和PHY组成原理MAC（媒体访问控制）和PHY（物理层）都是在计算机网络中起关键作用的组件。
MAC负责控制数据的传输和流量，而PHY负责将数据从一个设备传输到另一个设备。
下面将详细介绍MAC和PHY的工作原理以及它们如何协同工作来实现高效和可靠的数据传输。
一、MAC（媒体访问控制）MAC层是OSI（开放系统互联）参考模型中的第二层，它负责处理数据帧的传输、接收和管理。
MAC层的功能包括以下几个方面：1.媒体接入控制：MAC层负责控制多个设备之间的资源共享。
当多个设备同时尝试发送数据时，MAC层通过其中一种算法来决定哪一个设备有权利访问共享媒体。
2.帧计时和同步：MAC层通过在数据帧中添加帧定界符和同步字，来保证数据的正确接收。
这些定界符和同步字帮助接收设备识别出帧的开始和结束。
3.帧封装和解封装：MAC层负责将上层的数据封装成数据帧，并附加必要的控制信息，如源地址、目的地址、帧校验序列等。
发送设备将数据帧发送给接收设备，接收设备根据MAC层的控制信息来解析和提取数据。
4.错误检测和纠正：MAC层使用帧校验序列（FCS）来检测数据帧是否传输正确。
接收设备会根据FCS来检验接收到的帧的完整性和准确性，并丢弃损坏的帧。
5.数据流量控制：MAC层根据网络的负载和流量情况来进行流量控制，以确保高效和可靠的数据传输。
当网络负载过高时，MAC层可以使用一些策略，如拥塞控制、流量限制等来降低网络拥塞，并避免数据丢失或性能下降。
二、PHY（物理层）PHY层是OSI参考模型中的第一层，它负责将数据从一个设备传输到另一个设备，主要涉及电信号、电压和物理介质等传输媒介。
PHY层的主要功能有以下几个方面：1.数据编码和解码：PHY层负责将数据从数字格式转换为模拟信号。
它将数字数据转换为电压、电流或光信号，以便在物理环境中传输。
接收设备则执行逆过程，将模拟信号转换为数字数据。
2.数据传输：PHY层根据具体的物理介质来传输数据。
phy的工作原理
phy的工作原理
PHY是指物理层，也被称为物理介质依赖或物理层控制器。
它是计算机网络中的一层，负责将数据从一个节点传输到另一个节点。
PHY的工作原理是通过将数据转换为适用于传输介
质的信号形式，将数据从发送方传输到接收方。
PHY的工作原理基于以下几个方面：
1. 数据编码：PHY将来自数据链路层的数据转换为电信号形式，以便在物理介质上传输。
常见的数据编码方法包括曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
2. 调制解调：在传输数据之前，PHY负责将数据信号转换为
适应不同传输介质的信号形式。
例如，在有线传输中，PHY
可以将数字信号转换为模拟信号，然后再传输到接收端。
在无线传输中，PHY负责将数字信号转换为无线电波进行传输。
3. 信道传输：PHY将经过编码和调制的信号传输到物理介质中，通过电缆、光纤或无线信号传播到接收端。
4. 接收解码：接收端的PHY负责接收传输过来的信号，并将
其解码为原始数据。
5. 错误检测和纠正：PHY还可以使用差错检测和纠正技术，
如循环冗余检验（CRC），来检测和纠正传输过程中的错误。
总的来说，PHY的工作原理是将数据从上层传输到物理介质，
并在接收端将其还原为原始数据。
它涉及数据编码、调制解调、信道传输、接收解码以及错误检测和纠正等过程，以确保数据的可靠传输。
电流型phy和电压型phy工作原理
电流型PHY和电压型PHY的工作原理1. 引言在计算机网络中，PHY（物理层）是指负责将数字信号转换为模拟信号以及将模拟信号转换为数字信号的硬件设备。
PHY主要负责数据的传输和接收，是整个网络通信的基础。
根据数据传输的方式不同，PHY可以分为电流型PHY和电压型PHY。
2. 电流型PHY电流型PHY是一种将数字信号转换为模拟电流进行传输的物理层设备。
它将二进制数据转换为不同大小的电流脉冲，并通过传输介质（如铜线）发送到网络中。
2.1 原理当发送端产生一个二进制数据位时，电流型PHY会将其转换为一个特定大小和持续时间的脉冲。
这个脉冲会通过发送端连接到传输介质上（如铜线）。
接收端会监听传输介质上的电流变化，并将其转换回数字信号。
2.2 工作过程1.发送端：当要发送一个数据位时，发送端会根据协议规定产生相应大小和持续时间的电流脉冲。
2.传输介质：发送端通过连接到传输介质上将电流脉冲传输到接收端。
传输介质通常是一根铜线，可以通过差分信号或单端信号进行传输。
3.接收端：接收端会监听传输介质上的电流变化，并根据一定的阈值来判断接收到的是1还是0。
接收端将电流信号转换为数字信号，并将其传递给上层网络设备。
2.3 优点和缺点优点 - 抗干扰能力强：由于电流型PHY使用模拟电流进行传输，其抗干扰能力较强，可以在较差的环境下实现可靠的数据传输。
- 适用范围广：电流型PHY适用于各种不同类型的传输介质，如铜线、光纤等。
缺点 - 需要较多的功耗：由于使用模拟电流进行传输，电流型PHY需要消耗较多的功耗。
- 系统复杂度高：由于需要对电流进行精确控制和检测，所以电流型PHY的系统复杂度相对较高。
3. 电压型PHY电压型PHY是一种将数字信号转换为模拟电压进行传输的物理层设备。
它将二进制数据转换为不同大小的电压信号，并通过传输介质发送到网络中。
3.1 原理当发送端产生一个二进制数据位时，电压型PHY会将其转换为一个特定大小的电压信号。
以太网原理MAC和PHY
以太网原理MAC和PHY以太网是一种局域网（LAN）技术，用于在计算机之间传输数据。
以太网原理包括物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）两个部分。
物理层（PHY）是以太网技术的底层，负责将传输的数据转化为电信号，并在网络中传输和接收数据。
PHY负责处理传输介质、传输速率等物理层面的细节。
MAC层是以太网技术的上层，负责管理和控制网络中的通信。
MAC层协议定义了数据的传输方式、帧结构、帧格式等规范，以确保数据的可靠传输和有效利用。
在以太网中，数据被分割成一系列的帧（Frame），每个帧由MAC层添加标识符和校验码，并传输到物理层。
物理层将数据转化成电信号，并通过传输介质（如双绞线、光纤等）传输到目标计算机。
PHY层通过一系列的电器和电子设备来处理数据的传输。
这些设备包括编码器、解码器、物理传输媒介、放大器等。
编码器和解码器负责将数据转化为电信号和相反的操作，物理传输媒介负责在不同的介质中传输数据，放大器用于增强信号的强度。
当数据传输到目标计算机后，物理层将电信号转化为数据，并传递给MAC层处理。
MAC层根据帧的标识符和校验码来验证数据的完整性和正确性，并将其传递给上层应用程序。
MAC层还负责管理和控制网络中的通信。
为了避免数据冲突，以太网采用了一种称为“载波侦听多址接入/碰撞检测”（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，CSMA/CD）的协议。
该协议允许多个计算机同时发送数据，但如果检测到冲突，则发送方会停止发送，等待一段随机时间后重新发送。
以太网的传输速率通常用Mbps（兆位每秒）来衡量，常见的速率有10Mbps、100Mbps和1000Mbps（即千兆以太网，也被称为千兆网）。
总结起来，以太网的原理包括物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）两个部分。
PHY层负责将数据转化为电信号，并在物理介质上传输和接收数据。
MAC层负责管理和控制网络中的通信，确保数据的可靠传输和有效利用。
phy工作原理
phy工作原理光传输模型（Optical Transport Model）是一种基于光学原理的通信模型，用于解释光的传输和传输过程中光的特性。
其中，PHY （物理层）用于实现信号在物理介质中的传输，是整个通信系统中最底层的一个节点，负责将上层的数字信号转化为物理信号，并通过物理介质将其传输到接收端。
PHY的工作原理主要包括以下几个方面：1. 编码与解码：PHY负责将上层传输过来的数字信号进行编码，将其转换为物理信号。
常用的编码方式包括曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
编码后的信号通过光模块转换为光信号，并通过光纤传输到接收端。
接收端的PHY则对接收到的光信号进行解码，将其还原为数字信号，供上层处理。
2. 光模块设计：光模块是实现光信号转换的关键部件，由发射模块和接收模块组成。
发射模块主要包括激光器和调制器，负责将数字信号转换为光信号；接收模块包括光电探测器和放大器，负责将接收到的光信号转换为电信号并放大。
PHY需要设计合适的光模块，以实现高速、高效的光信号转换和传输。
3. 光纤传输：PHY通过光模块将光信号传输到接收端。
在传输过程中，光信号会受到光纤衰减、色散、非线性等影响，所以在PHY设计中需要考虑这些光纤特性，采用相应的调制方案和传输技术。
常用的传输技术包括直接调制、外调制、相干调制等。
4. 误码率检测与纠错：在光传输过程中，由于光信号受到各种干扰和衰减，可能会产生误码。
PHY需要在接收端进行误码率检测，通过采用纠错编码等技术，来提高信号传输的可靠性和稳定性。
例如，在高速光传输中，通常会采用前向纠错编码（FEC）来提高系统的抗干扰能力。
5. 温度和电压调节：PHY的工作稳定性会受到温度和电压等因素的影响，所以需要进行温度和电压调节。
一般会采用温度传感器和压力传感器等设备，对温度和电压进行实时监测和调节，确保PHY在合适的工作状态下。
总结来说，PHY的工作原理是将上层的数字信号转化为物理信号，并通过光模块将光信号传输到接收端。
MAC和PHY的工作原理
MAC和PHY的工作原理MAC（Media Access Control）和PHY（Physical Layer）是指网络协议中的两个重要组成部分。
MAC层是网络协议中的第二层，用于控制网络中的数据传输。
它负责在共享媒体环境中决定哪个设备有权利发送数据，并解决可能产生的冲突问题。
MAC层的工作原理主要分为两个方面：介质访问控制和错误检测与纠正。
介质访问控制是MAC层的主要任务之一、在共享媒体环境中，多个设备都可以同时使用同一条传输线路来发送数据。
为了避免冲突，MAC层使用了各种访问控制策略，例如CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）和CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）。
这些策略可以监测传输线路上的信号，以确定是否有其他设备正在发送数据。
如果有冲突发生，MAC层还需要进行冲突检测，并通过一定的算法来解决冲突。
错误检测与纠正也是MAC层的重要任务之一、在数据传输过程中，可能会发生一些传输错误，例如噪声、干扰等。
MAC层通过使用校验码（CRC）和重传机制来检测和纠正这些错误。
校验码可以通过对数据帧进行计算得到，然后在接收端进行比较以确定是否有错误发生。
如果有错误发生，MAC层会要求发送端重新发送数据帧，以确保数据的完整性和准确性。
PHY层是网络协议中的第一层，负责将数据在物理媒体上进行传输。
它主要依靠物理媒体（例如电缆、光纤等）和传输设备（例如网卡）来完成数据传输。
PHY层的工作原理主要包括编码、调制和解调、传输速率控制等。
编码是PHY层的主要任务之一、在数据传输过程中，需要将数字信号转换为模拟信号以在物理媒体上进行传输。
PHY层使用特定的编码方案，例如曼彻斯特编码或4B/5B编码，将数字信号转换为模拟信号，并在接收端将其还原为数字信号。
phy 工作原理
phy 工作原理
物理层（PHY）是计算机网络中的一种硬件设备，主要负责
将数据从电信号转换为比特流，并将比特流传输到接收器。
PHY的工作原理可以分为几个关键步骤。
首先，PHY将传输的数据转换为数字信号。
它接收来自数据
链路层的数据，并使用一系列的编码和调制技术将数据转换为电信号。
编码技术可以包括将比特流映射到电压级别或频率变化。
调制技术则是将数字信号转换为模拟信号，以便在物理介质中传输。
接下来，PHY通过传输介质将数字信号发送到接收器。
传输
介质可以是电缆、光纤或无线信道等。
不同的传输介质有不同的特性和约束，PHY需要根据传输介质的性质来选择合适的
传输方法和调制技术。
在传输过程中，PHY要解决一些常见的问题，例如信号衰减、噪声干扰和时钟同步等。
信号衰减是指在信号传输过程中信号强度逐渐减弱的现象，而噪声干扰则是来自传输介质或其他设备的电磁干扰。
为了克服这些问题，PHY可以采用信号增强、错误检测和纠错等技术。
最后，接收器PHY将接收到的电信号转换为数字信号，并传
输给上层的数据链路层。
这个过程类似于发送端的过程，但是需要解调和解码来恢复原始的比特流。
解调技术会根据接收到的电信号的调制类型来还原数字信号，而解码技术则会还原编码后的比特流。
总的来说，PHY的工作原理是将数据从电信号转换为数字信号，并通过传输介质将数字信号传输到接收器，然后将接收到的电信号再转换为数字信号。
这个过程涉及到编码、调制、解调和解码等一系列技术，以确保可靠地传输数据。
phy原理
phy原理
PHY (Physical layer) 原理是计算机网络中的低层协议，负责处理传输媒介的物理特性和数据传输的基本方式。
它将数据从逻辑格式转换为物理信号，以便在网络中进行传输。
PHY 原理的主要功能包括：
1. 数据编码：将逻辑数据转换为物理信号。
常用的编码技术包括曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等，这些编码能够保证数据传输的可靠性和准确性。
2. 数据传输方式：确定数据在传输媒介中的传输方式。
常见的数据传输方式包括单工、半双工和全双工。
单工是指数据只能在一个方向上传输，半双工是指数据可以在两个方向上交替传输，全双工则是指数据可以同时在两个方向上传输。
3. 物理介质选择：根据不同的网络需求选择合适的物理传输媒介，包括电缆、光纤、无线信道等。
不同的物理介质具有不同的传输速率和传输距离，因此在选择物理介质时需要考虑网络的要求和限制。
4. 时钟同步：在数据传输过程中，为了确保发送方和接收方的时钟同步，PHY 原理需要对时钟进行同步处理，以确保数据的完整性和准确性。
5. 传输速率控制：PHY 原理可以根据网络需求和传输媒介的限制来调整传输速率。
高速网络通常需要更高的传输速率，而低速网络则选择适当的传输速率以节省资源。
总之，PHY 原理是计算机网络中的基础协议，它通过处理物理特性和数据传输方式来保证数据在网络中的可靠传输。
通过
适当的数据编码、传输方式选择和物理介质选择，PHY 原理能够实现高效的数据传输和通信。
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引言DP83848C是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10／100 Mbps单路物理层(PHY)器件。
它支持MII(介质无关接口)和RMII(精简的介质无关接口)，使设计更简单灵活；同时，支持10BASE～T和100BASE-TX以太网外设，对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性。
MII(Medium Independent InteRFace)是IEEE802．3u规定的一种介质无关接口，主要作用是连接介质访问控制层(MAC)子层与物理层(PH-Y)之间的标准以太网接口，负责MAC 和PHY之间的通信。
由于MII需要多达16根信号线，由此产生的I／O口需求及功耗较大，有必要对MII引脚数进行简化，因此提出了RMII(Reduced Medium Independent Interface，精简的介质无关接口)，即简化了的MII。
1 硬件设计1．1 电路设计DP83848C的收发线路各是一对差分线，经过变比为1：1的以太网变压器后与网线相连。
以太网变压器的主要作用是阻抗匹配、信号整形、网络隔离，以及滤除网络和设备双方面的噪音。
典型应用如图1所示。
图2是DP83848C与MAC的连接电路。
其中，Xl为50 MHz的有源振荡器。
1．2 PCB布局布线布局方面，精度为1％的49．9 Ω电阻和100 nF的去耦电容应靠近PHY器件放置，并通过最短的路径到电源。
如图3所示，两对差分信号(TD和RD)应平行走线，避免短截，且尽量保证长度匹配，这样可以避免共模噪声和EMI辐射。
理想情况下，信号线上不应有交叉或者通孔，通孔会造成阻抗的非连续性，所以应将其数目降到最低；同时，差分线应尽可能走在一面，且不应将信号线跨越分割的平面，如图4所示。
信号跨越一个分割的平面会造成无法预测的回路电流，极可能导致信号质量恶化并产生EMI问题。
注意，图3和图4中，阴影部分为错误方法。
2 RMll模式描述RMII模式在保持物理层器件现有特性的前提下减少了PHY的连接引脚。
RMII由参考时钟REF_CLK、发送使能TX_EN、发送数据TXD[1：0]、接收数据RXD[1：0]、载波侦听／接收数据有效CRS_DV和接收错误RX_ER(可选信号)组成。
在此基础上，DP83848C还增加了RX_DV接收数据有效信号。
2. 1 REF_CLK——参考时钟REF_CLK是一个连续时钟，可以为CRS_DV、RXD[1：O]、TX_EN、TXD[1：O]、RX_DV 和RX_ER提供时序参考。
REF_CLK由MAC层或外部时钟源源提供。
REF_CLK频率应为50 MHz±50×10-6，占空比介于35％和65％之间。
在RMII模式下，数据以50 MHz的时钟频率一次传送2位。
因此，RMII模式需要一个50 MHz有源振荡器(而不是晶振)连接到器件的X1脚。
2．2 TX_EN——发送使能TX_EN表示MAC层正在将要传输的双位数据放到TXD[1：O]上。
TX_EN应被前导符的首个半字节同步确认，且在所有待传双位信号载入过程中都保持确认。
跟随一帧数据的末2位之后的首个REF_CLK上升沿之前，MAC需对TX_EN取反。
TX_EN的变化相对于REF_CLK 是同步的。
2．3 TXD[1：0]——发送数据TXD[1：O]的变换相对于REF_CLK是同步的。
TX_EN有效后，PHY以TXD[1：0]作为发送端。
在10 Mbps模式下，由于REF_CLK的频率是在10Mbps模式中数据速率的10倍。
因此TXD[1：0]上的值必须在10个脉冲期间保持稳定，确保DP83848C能够每隔10个周期进行采样。
发送时序如图5所示，发送延时情况如表l所列。
其中，PMD为物理介质关联层(physical media depen-dent)接口。
2．4 RXD[1：0]——接收数据RXD[1：0]转换是与REF_CLK同步的。
在CRS_DV有效后的每个时钟周期里，RXD[1：O]接收DP83848C的两位恢复数据。
在某些情况下(如数据恢复前或发生错误)，则接收到的是RXD[1：O]的预确定值而不是恢复数据。
CRS_DV解除确认后，RXD[1：O]为“00”，表示进入空闲状态。
CRS_DV确认后，在产生正确的接收解码之前，DP83848C将保证RXD[1：0]=“00”。
DP83848C提供的恢复数据总是半字节或成对双位信号的形式，这对于由前导符开始的所有数据值都成立。
因为CRS_DV是异步确认的，不能假设先于前导符的“00”数据会是双位信号形式。
100 Mbps模式下，在CRS_DV确认之后的正常接收过程中，RXD[1：O]将会保持“00”，直到接收器检测到正确的起始串分界符(STart St-ream Delimiter，SSD)。
一旦检测到SSD，DP83848C将会驱动前导符(“01”)，后面紧跟着起始帧分界符(Start of Frame. Delimiter，SFD)(“01”“01”“01”“11”)。
MAC应该开始SFD之后的数据。
如果检测到接收错误，在载波活动结束前，RXD[1：0]将会替换为接收字符串“01”。
而由于帧中剩余数据被替换，MAC的奇偶校验将会拒绝错误的信息包。
如果检测到错误的载波(坏的SSD)，RXD[1：O]将会替换为“10”，直到接收事件结束。
这种情况下，RXD[1：O]将会从“00”变为“10”，而无需标明前导符(“01”)。
10 Mbps模式下，CRS_DV确认后，RXD[1：O]将会一直保持“00”，直到DP83848C有恢复脉冲并能对接收数据进行解码为止。
当存在有效接收数据时，RXD[1：O]以“01”为前导符接收恢复的数据值。
因为REF_CLK频率是10 Mbps模式下数据速率的10倍，MAC对RXD[1：0]上的值每隔10个周期采样一次。
接收时序如图6所示，接收延时情况如表2所列。
2．5 RX_DV——接收数据有效尽管RMII并不要求，DP83848C还是提供了一个RX_DV信号。
RX-DV是没有结合CRS 的接收数据有效信号(Receive Data Valid)。
第一个正确的恢复数据(前导符)或伪载波检测到来时，RX_DV被确认，在恢复数据的末两位传送之后解除确认。
通过使用该信号，全双工MAC不必再从CRS _DV信号中恢复RX_DV信号。
2．6 CRS_DV——载波侦听／接收数据有效当接收介质处于非空闲状态时，由PHY来确认CRS_DV。
在载波检测中，CRS_DV依据与工作模式相关的标准异步确认。
10BASE_T模式下，静噪通过时发生该事件。
在100BASE-TX模式，当10位中检测到2个非相邻的零值时，发生该事件。
在RMII规范(1．2版)中提到，载波丢失将导致与REF_CLK周期同步的CRS_DV解除确认，这在RXD[1：O]半字节的首两位出现(即CRS_DV仅在半字节边界解除确认)。
在CRS_DV首次解除确认后，如果DP83848C还有数据位要加在RXD[1：O]上，则在REF_CLK 周期中，DP83848C应在每半个字节的第2个双位上确认CRS_DV，并在一个半字节的第1个双位解除确认。
这样，从半字节边界开始，到CRS(载波侦听／接收信号)在RX_DV前结束时，CRS_DV以25 MHz(100 Mbps模式)或2．5MHz(10 Mbps模式)的频率翻转(假设当载波事件结束时DP83848C还有待传送的数据位)。
通过编程DP83848C能够与RMII规范(1．0版)很好地兼容。
在该模式下，CRS_DV将会异步地与CRS进行确认，但是要等传送完最后的数据时才会解除确认，CRS_DV 在数据包的末端不会被翻转。
该模式虽然不能对来自CRS_DV的CRS信号进行精确的恢复，但是却可以使MAC层的设计更简单。
在出错的载波活动时间中，CRS_DV保持确认。
一旦确认CRS_DV，则可以认为在RXD[1：O]上的数据是有效的。
然而，由于CRS_DV的确认相对于REF_CLK是异步的，因而在正确解码接收信号之前，RXD[1：0]上的数据应为“00”。
2．7 RX_ER——接收错误遵照IEEE802．3标准的规定，DP83848C提供一个RX_ER输出端。
RX_ER可以维持一个或更多的REFCLK周期，来标识一个在当前PHY到帧的传输过程中曾出现的错误(MAC 子层不一定能检测到，但PHY可以检测到的编码错误或其他错误)。
RX_ER的变化相对于REF_CLK是同步的。
由于DP83848C是通过以固定数据代替原来数据的方式干扰到RXD[1：O]，所以MAC 不需要RX_ER，而只需CRC校验(即奇偶校验)就可以检测到错误。
2．8 冲突检测RMII不向MAC提供冲突标志。
对于半双工操作，MAC必须从CRS_DV和TX_EN信号中产生它自己的冲突检测。
为了实现这一点MAC必须从CRS-DV信号中恢复CRS信号，并和TX_EN进行逻辑与。
注意，不能直接使用CRS_DV，因为CRS_DV可能在帧的末端触发以标志CRS解除确认。
3 RMII模式配置DP83848C的RMII模式配置包括硬件和软件两个方面。
3．1 硬件配置如图2所示，DP83848C的X1(34)脚上提供50 MHzCMOS电平的振荡信号。
在上电和复位时，强制DP83848C进入RMII模式。
方法是通过在RX_DV／MII_MODE(39脚)接入一个上拉电阻。
3．2 软件配置PHY的软件初始化流程如图7所示。
结语DP83848C配合RMII标准接口提供了一种连接方案，可以减少MAC至PHY接口所需要的引脚数目。
该方案使得设计工程师在保持IEEE802．3规范中所有特性的同时，降低系统设计成本。
正因为如此，DP83848C能够更好地适应工业控制和工厂自动化，以及通用嵌入式系统等应用场合。