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REF_CLK、TXD、RXD 和 MDC/MDIO 分别是干啥的2. 为什么它们的功能不重复3. 它们服务的主体和目的有啥区别4. 为什么 MDC/MDIO 不能删删了会咋样5. 在 APM32F407 上这俩接口怎么配合工作一、REF_CLK、TXD、RXD 和 MDC/MDIO先搞清楚它们是啥要弄明白为什么 MDC/MDIO 不能删咱们得先把这几个家伙的“工作岗位”搞清楚。它们都出现在以太网通信中但干的活儿完全不同。1.1 REF_CLK、TXD、RXD数据传输的“高速公路”REF_CLK、TXD 和 RXD 是 MII 或 RMII 接口的核心信号负责在 MACAPM32F407 的以太网模块和 PHY比如 LAN8720 或 DP83825之间搬运实际的以太网数据。它们就像快递公司里的“运输车队”专门把货物数据帧从一个地方送到另一个地方。-REF_CLKRMII或 TX_CLK/RX_CLKMII-作用提供时钟信号控制数据传输的节奏。-RMII用一个统一的 50MHz REF_CLK发送和接收数据都靠它。-MII用两个独立的时钟TX_CLK发送2.5/25MHz和 RX_CLK接收2.5/25MHz。REF_CLK 更像是运输车队的“发车铃”告诉车啥时候出发每秒响 50 次RMII或 25 次MII。-TXDTransmit Data发送数据-作用MAC 把要发送的以太网帧一串 0 和 1通过 TXD 传给 PHY。-RMII2 位宽TXD[1:0]每次传 2 位。-MII4 位宽TXD[3:0]每次传 4 位。而TXD 就像装满货物的卡车从 MAC 的“仓库”开到 PHY 的“码头”。-RXDReceive Data接收数据-作用PHY 把从网线收到的数据通过 RXD 传回 MAC。-RMII2 位宽RXD[1:0]。-MII4 位宽RXD[3:0]。这里的RXD 像从码头开回仓库的卡车装着网线送来的货物。这些信号的共同目标是快速、批量地传输以太网帧。比如你用 APM32F407 发一个 UDP 包像温度25℃MAC 会把数据封装成以太网帧通过 TXD 传给 PHYPHY 再转成电信号送到网线。反过来服务器回复的数据通过 RXD 从 PHY 传回 MAC。1.2 MDC/MDIOPHY 的“遥控器”MDC 和 MDIO 是管理接口Management Interface专门用来控制和监控 PHY 的工作状态。它们跟 REF_CLK、TXD、RXD 的“运输车队”完全不同更像是给 PHY 下命令的“遥控器”。-MDCManagement Data Clock管理数据时钟-作用提供一个低速时钟1-2.5MHz控制 MAC 和 PHY 之间管理数据的传输节奏。MDC 像遥控器的“按键节奏”每次按一下一个时钟周期就发送或接收一点信息。-MDIOManagement Data Input/Output管理数据输入/输出-作用双向数据线MAC 通过它给 PHY 发送配置命令比如“用 100Mbps”或者读取 PHY 的状态比如“网线连上了吗”。MDIO 像遥控器的“信号”告诉 PHY 该干啥或者接收 PHY 的反馈。MDC/MDIO 的目标是配置 PHY 的工作模式和监控它的状态。比如你想让 DP83825 用 100Mbps 全双工模式或者检查 LAN8720 的网线有没有插好这些都得靠 MDC/MDIO。图1REF_CLK/TXD/RXD 与 MDC/MDIO 对比二、为什么功能不重复它们干的活儿完全不一样你可能觉得“REF_CLK 和 MDC 都是时钟TXD/RXD 和 MDIO 都是传数据这不重复吗”其实它们就像快递公司里的两个部门一个负责“送货”数据传输一个负责“调度”管理配置。咱们来细拆一下它们的区别。2.1 目的不同运输 vs 指挥-REF_CLK、TXD、RXD-目的搬运实际的以太网帧比如你的传感器数据“温度25℃”或服务器的响应“开灯”。-场景当你想跟服务器聊天时这些信号把数据从 MAC 传到 PHY发送或者从 PHY 传回 MAC接收。-类比这玩意儿就像快递公司的卡车队专门把货物数据从仓库MAC送到码头PHY再运回来。-MDC/MDIO-目的配置 PHY 的工作模式速度、双工模式等和检查状态链路是否正常。-场景在通信开始前MAC 用 MDC/MDIO 告诉 PHY“用 100Mbps 全双工” 或者问“网线插好了吗” 通信过程中也可能定期检查状态。-类比MDC/MDIO更像是快递公司的调度员通过对讲机指挥卡车队“今天跑快点” 或者问“货送到了吗”总结REF_CLK、TXD、RXD 干的是“体力活”搬运数据MDC/MDIO 干的是“脑力活”指挥和监控。就像你不能让卡车司机去当调度员也不能让调度员去开车送货俩功能完全不重叠。2.2 速度和频率不同高速 vs 低速-REF_CLK、TXD、RXD-速度超级快RMII 的 REF_CLK 是 50MHzMII 的 TX_CLK/RX_CLK 是 25MHz100Mbps或 2.5MHz10Mbps。-原因以太网帧很大几十到上千字节传输速度得快不然会堵车丢包。-类比卡车队跑高速公路得开得飞快50MHz才能及时送货。-MDC/MDIO-速度慢悠悠MDC 频率只有 1-2.5MHz每次传输一个 64 位帧速度远低于数据传输。-原因配置和状态检查不急PHY 寄存器数据量小16 位/次慢点没关系。-类比调度员用对讲机喊话慢条斯理2.5MHz就够了不用跑高速公路。总结REF_CLK、TXD、RXD 是“高铁”MDC/MDIO 是“自行车”速度差了几十倍干的活儿节奏完全不同。2.3 数据内容不同货物 vs 指令-TXD、RXD-内容以太网帧包括前导码、地址、数据载荷你的实际数据、校验码。比如一个 UDP 包“温度25℃”会被封装成上千位的数据。-类比卡车装的是真金白银的货物你的数据。-MDIO-内容管理帧64 位包含前导码、操作码读/写、PHY 地址、寄存器地址和数据16 位。比如写 0x3100 到寄存器 0x00设置 100Mbps 全双工。-类比对讲机传的是调度指令“跑快点”或状态报告“货送到了”。总结TXD/RXD 传的是“正经货物”MDIO 传的是“指挥信号”内容完全不一样。2.4 传输方向和机制不同-REF_CLK、TXD、RXD-方向-REF_CLKRMII 中可以 MAC→PHY 或 PHY→MACMII 中 TX_CLK 和 RX_CLK 是 PHY→MAC。-TXDMAC→PHY发送。-RXDPHY→MAC接收。-机制连续传输大数据配合控制信号像 TX_EN、RX_DV保证数据有效。-类比卡车队按固定路线时钟驱动不停运货。-MDC/MDIO-方向-MDCMAC→PHY单向时钟。-MDIO双向MAC 和 PHY 轮流“说话”。-机制按需传输短帧64 位每次读写一个寄存器完成后进入空闲。-类比调度员按需喊话喊完就休息。总结REF_CLK、TXD、RXD 是“流水线”式搬运MDC/MDIO 是“点对点”式指挥机制完全不同。三、服务主体和目的谁在用为啥用这俩玩意儿的服务对象是不是不一样是的REF_CLK、TXD、RXD 和 MDC/MDIO 服务的“对象”确实不一样它们的主体和目的是分开的各自有自己的“客户”。3.1 REF_CLK、TXD、RXD服务数据通信-主体MAC 和 PHY 的数据通道。-目的让以太网帧在 MAC 和 PHY 之间快速流动最终实现 APM32F407 和外部设备像服务器的通信。-客户你的应用程序比如 LwIP 协议栈和外部网络。比如你想通过 APM32F407 发一个 UDP 包到服务器或者接收服务器的响应这些数据都得靠 REF_CLK、TXD、RXD 搬运。-类比卡车队的客户是寄快递的用户你的程序目标是把货物送到目的地服务器。例子- 你用 APM32F407 跑一个 LwIP 程序发送传感器数据“温度25℃”到服务器。- MAC 把数据封装成以太网帧通过 TXD 传给 DP83825MII 模式REF_CLKTX_CLK控制节奏。- 服务器回复的数据通过 RXD 从 DP83825 传回 MACRX_CLK 保证同步。3.2 MDC/MDIO服务 PHY 管理-主体MAC 和 PHY 的管理通道。-目的配置 PHY 的工作模式速度、双工等和监控状态链路、错误等确保数据通信能正常进行。-客户MAC 和你的初始化代码。MAC 需要通过 MDC/MDIO “遥控” PHY让它准备好干活你的程序需要检查 PHY 状态确保通信顺畅。-类比调度员的客户是快递公司老板MAC 和你的代码目标是让卡车队PHY按规矩跑。例子- 启动 APM32F407 时你的代码通过 MDC/MDIO 配置 DP83825 的寄存器BCR0x00设置 100Mbps 全双工。- 运行中定期通过 MDC/MDIO 读取 DP83825 的状态寄存器BSR0x01检查网线是否连接。关键区别- REF_CLK、TXD、RXD 服务的是一线“搬运工”数据通道直接为你的数据通信干活。- MDC/MDIO 服务的是“后台管理”控制通道为数据通信“铺路”和“护航”。- 没有 MDC/MDIOPHY 就像没接到指令的快递员不知道跑多快、往哪送通信根本没法开始。四、能不能删 MDC/MDIO删了会咋样能不能把 MDC/MDIO 删了答案是绝对不行删了 MDC/MDIOPHY 就成了“聾病患者”完全没法工作。咱们来看看为啥。4.1 删了 MDC/MDIOPHY 没法配置PHY 芯片像 LAN8720 或 DP83825不是“傻瓜设备”它有很多工作模式10/100Mbps全/半双工自动协商等这些都得通过寄存器设置。没有 MDC/MDIOMAC 没法告诉 PHY- “用 100Mbps 全双工”- “开启自动协商跟对端商量速度”- “进入省电模式”后果PHY 会处于“迷茫”状态可能用默认模式比如 10Mbps 半双工甚至根本不工作。你的以太网通信要么慢得像蜗牛要么直接挂掉。类比没有调度员卡车队不知道跑哪条路、开多快快递公司直接瘫痪。4.2 删了 MDC/MDIO链路状态没法监控PHY 需要不断告诉 MAC 链路的状态比如- 网线插没插好- 自动协商完成了吗- 有没有接收错误这些信息都存在 PHY 的寄存器里MAC 通过 MDC/MDIO 读取。没有 MDC/MDIOMAC 就像瞎子完全不知道 PHY 的情况。后果- 如果网线断了MAC 还傻乎乎地发数据浪费资源。- 如果 PHY 检测到错误比如信号干扰MAC 没法知道无法处理。类比没有调度员卡车队翻车了都没人知道快递公司还以为一切正常。4.3 其他信号能代替 MDC/MDIO 吗你可能想MII 有CRS载波检测、COL冲突检测这些信号能不能代替 MDC/MDIO答案是不行-CRS 和 COL只提供简单的链路状态是否有信号、是否冲突信息量有限且只在 MII 模式下有RMII 压根没有。-MDC/MDIO提供详细的配置速度、双工、自动协商和状态链路、错误、协商结果功能远超 CRS 和 COL。至于 TXD/RXD能不能传配置数据也不行TXD/RXD 是为以太网帧设计的数据得经过 PHY 编码送到网线没法直接跟 PHY 的寄存器“对话”。类比CRS 和 COL 像卡车队的喇叭只能简单喊“有车”或“撞了”没法代替调度员的详细指令。4.4 删 MDC/MDIO 的后果通信瘫痪总结一下如果删了 MDC/MDIO- PHY 没法初始化通信可能无法启动。- MAC 没法知道链路状态可能白白浪费资源。- 高级功能省电、环回测试等全废。- 结果以太网通信要么完全挂掉要么效率低下、问题频出。类比快递公司没调度员卡车队要么停工要么乱跑客户你的程序根本收不到货。五、在 APM32F407 上MDC/MDIO 和 REF_CLK/TXD/RXD 怎么配合为了让你更清楚这两套接口的协作咱们以 APM32F407 和 DP83825MII 模式为例看看它们在实际开发中怎么一起干活。5.1 初始化阶段MDC/MDIO 先“铺路”启动以太网通信前MDC/MDIO 先上场负责“铺好高速公路”1.配置 PHY- MAC 通过 MDC/MDIO 写入 DP83825 的基本控制寄存器BCR0x00设置 100Mbps 全双工或者开启自动协商。- 比如写值 0x3100100Mbps、全双工、无自动协商。2. 检查状态- MAC 通过 MDC/MDIO 读取基本状态寄存器BSR0x01确认链路已连接bit 21。3. 硬件准备- 确保 DP83825 的 25MHz 晶振正常MDCPC1和 MDIOPA2引脚正确配置。代码示例初始化 MDC/MDIO复制#include apm32f4xx_eth.h#include apm32f4xx_gpio.h#include apm32f4xx_rcm.hvoid MII_MDIO_Init(void){GPIO_Config_T gpioConfig;// 使能 GPIOA 和 GPIOC 时钟RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA | RCM_APB2_PERIPH_GPIOC);// 配置 MDC (PC1) 为复用推挽输出gpioConfig.mode GPIO_MODE_AF;gpioConfig.speed GPIO_SPEED_50MHz;gpioConfig.outType GPIO_OUT_TYPE_PP;gpioConfig.pupd GPIO_PUPD_NOPULL;gpioConfig.pin GPIO_PIN_1;GPIO_Config(GPIOC, gpioConfig);GPIO_ConfigPinAF(GPIOC, GPIO_PIN_SOURCE_1, GPIO_AF_ETH);// 配置 MDIO (PA2) 为复用开漏输出gpioConfig.outType GPIO_OUT_TYPE_OD;gpioConfig.pin GPIO_PIN_2;GPIO_Config(GPIOA, gpioConfig);GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_2, GPIO_AF_ETH);// 设置 MDC 时钟约 2.5MHzETH_MACMIIAR_Config(ETH_MACMIIAR_CR_DIV_16);}void ConfigureDP83825(void){// 设置 100Mbps 全双工ETH_WritePHYRegister(0x00, 0x00, 0x3100);// 读取链路状态uint16_t status;ETH_ReadPHYRegister(0x00, 0x01, status);if (status 0x0004) {printf(链路已连接\n);}}5.2 数据传输阶段REF_CLK、TXD、RXD “跑货”PHY 配置好后REF_CLK、TXD、RXD 接管负责实际的数据传输1. 发送数据- 你的程序生成一个 UDP 包MAC 通过 TXD[3:0] 传给 DP83825TX_CLK25MHz控制节奏。- PHY 把数据编码成电信号送到网线。2. 接收数据- PHY 从网线接收信号通过 RXD[3:0] 传回 MACRX_CLK 同步传输。代码示例数据传输复制void ETH_SendPacket(uint8_t* data, uint32_t len){ETH_TxDescriptor_T txDesc;txDesc.buffer1Addr (uint32_t)data;txDesc.length len;DAL_ETH_Transmit(txDesc);}5.3 运行中监控MDC/MDIO 继续“护航”通信过程中MDC/MDIO 会定期“插手”确保一切顺利- 读取 DP83825 的状态寄存器检查链路是否断开。- 如果需要调整 PHY 设置比如切换到省电模式。类比调度员MDC/MDIO先定好卡车队的规矩初始化然后卡车队REF_CLK、TXD、RXD开始送货调度员还得时不时喊一句“路况咋样”监控状态。六、总结MDC/MDIO 和 REF_CLK/TXD/RXD 是“黄金搭档”我们最后总结一下REF_CLK、TXD、RXD 的区别-功能不同REF_CLK、TXD、RXD 是“运输车队”搬运以太网帧MDC/MDIO 是“调度员”配置和监控 PHY。-速度不同前者高速25/50MHz后者低速1-2.5MHz。-内容不同前者传数据帧后者传管理帧。-主体不同前者服务数据通信后者服务 PHY 管理。它们就像快递公司的运输和调度部门缺一不可。删了 MDC/MDIOPHY 就没法工作通信直接瘫痪。在 APM32F407 上MDC/MDIO 先为通信“铺路”REF_CLK、TXD、RXD 再“跑货”两者配合才让你的以太网应用飞起来以上就是我所学习并了解的ETH的相关内容了欢迎参考与学习讨论交流。---------------------作者DKENNY链接https://bbs.21ic.com/icview-3468080-1-1.html来源21ic.com此文章已获得原创/原创奖标签著作权归21ic所有任何人未经允许禁止转载。