一、什么是phy 1、phy的基本作用 收到MAC过来的数据（PHY没有帧的概念，都是数据而不管什么地址数据还是CRC），进行处理*，然后把并行数据转化为串行流数据，再按照物理层的编码规则把数据编码，再变为模拟信号把数据送出去。实现CSMA/CD（多点接入载波监听/冲突检测)的部分功能，可以检测到网络上是否有数据在传送，如果有数据在传送中就等待，一旦检测到网络空闲，再等待一个随机时间后将送数据出去。冲突检测机构可以检测到冲突，然后各等待一个随机的时间重新发送数据。

处理方法：

100BaseTX采用4B/5B编码（每4bit就增加1bit的检错码）10BaseTX采用曼彻斯特编码 2、phy和switch在信号上的区别

 PHY芯片，主要是将这些模拟信号进行解码，通过MII等接口，将数字信号传送出去。在解码的过程中，它只是做信号的转换，而不对数字信号进行任何的处理，即使一帧有问题的数据，它也会如实的转发出去。

switch芯片是对帧数据的内容做处理，更新MAC地址列表等等，是先有PHY后有switch。

二、一些需要注意的硬件连接 1、网络变压器（数据泵）

一颗CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(这取决于芯片的制程和设计需求)，但是这样的信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。而且如果外部网线直接和芯片相连的话，电磁感应(打雷)和静电，很容易造成芯片的损坏。再就是设备接地方法不同，电网环境不同会导致双方的0V电平不一致，这样信号从A传到B，由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样，这样会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。

把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号，隔断了信号中的直流分量，还可以在不同0V电平的设备中传送数据。

因此，数据泵主要有一下几点作用：

传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端；隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备；数据泵还能使芯片端与外部隔离，抗干扰能力大大增强，而且对芯片增加了很大的保护作用，保护PHY免遭由于电气失误而引起的损坏（如雷击）。2、phy的硬件配置方法

以88E1111为例，芯片上有6个管脚用于phy的硬件配置，如下图：

同时有一些用于显示当前连接状态的LED相关管脚，可在phy硬复位后以串行的方式发出一组由3个bit构成的编码，对应关系如下：

通过这种方式，可以通过硬件连接在phy硬复位后对phy进行配置，包括phy的地址、速率双工自协商功能、使用何种方式与mac连接、物理连接为光口还是电口、管理口的选择、是否使能光口电口自动切换等等的设置。具体内容可参考手册的Table31

其中，phy地址的配置仅能够通过硬件连接实现，无软件途径可修改，因此硬件设计时phy的地址一定要连对。

三、phy的配置

一般情况下，phy通过硬件配置即可正常使用，当存在一些特殊需求时可通过MIIM或I2C两种方式读写phy内置的寄存器，从而对phy进行配置管理。对phy进行软件配置时也可参考硬件配置的内容，这些内容涵盖了phy的主要功能。主要需要配置的是速率双工自适应、LED灯的显示方式、收发延时，其他配置可根据需求选择。以下内容均以88E1111为例。

1、LED灯的设置

phy芯片LED灯的设置可通过寄存器24更改。速率指示灯默认是一一对应的直接指示方式，可通过寄存器24[5:3]配置为组合指示方式，详见手册2.22

用户可根据需求通过管理口自行设置。 

2、速率双工自适应

88E1111 phy的速率双工自适应状态可通过硬件配置的ANEG一次性配置完全。也可通过软件写寄存器的方式进行修改。

自适应使能和关闭可通过软件修改寄存器0.12实现，需要注意的是，对0.12的修改只有在软复位或重启自协商后才能生效。网口对外广播的自适应能力范围可通过寄存器4进行设置。若关闭了自适应的使能，可通过寄存器0.6,0.8,0.13三位共同设置网口的强制速率和双工。同样的，对这三位进行修改后，也需要软复位或网口power down后再恢复，方可修改生效。

需要特别注意的是，千兆phy必须打开自协商使能方可运行。强制千兆只能通过关闭十兆百兆广播能力的方式实现。这是802.3协议中规定的。

协议规定千兆无法像十兆百兆一样强制的原因通过查找资料和测试猜测如下：

1、千兆协商的过程需要确定两端phy的主从关系

2、无法像十百兆的协商一样通过不同的广播码确认对方的速率

3、收发延时使能 

收发延时指在接收或发送数据时，将时钟延时2ns，使数据时钟呈现中间对齐，保证数据采样的准确性。

是否需要收发延时需根据对端具体情况设置，此项设置不可通过硬件配置实现，可通过设置寄存器20的1和7位实现。

当对端发出的数据为沿对齐时，则需要phy设置接收数据延时，否则不需要。当对端接收数据没有设置接收延时时，需要phy设置发送延时，否则不需要。4、光口、电口切换

88E1111可通过检测光、电口的能量，实现光电口的切换。

当光口连接，电口断开时，将建立光口连接；当电口连接，光口断开时，将建立电口连接；当光口，电口均有连接时，哪一个先建立稳定连接，则另一个自动power down，若稳定连接失效，则会自动power up。

 光口电口的自动切换功能，可通过硬件配置中的一位：DIS_FC设置；也可通过软件配置寄存器27.15 实现。

*通过查询寄存器27.13，可知当前连接为光口还是电口。 

光口，电口的切换还可设置优先项。

例如：

设置优先光口连接后：

当电口比光口优先建立了稳定的连接，而光口上随后检测到了能量，则phy会放弃建立好的电口连接4s，让光口来建立连接。

这一过程必须由软件来设置，phy不可自动完成。当电口建立连接后，若软件查询到光口的寄存器17.4有活动，可根据需求，将寄存器26.11:10设置为光口优先，当光口建立好稳定连接后，再通过软件将寄存器26.11:10设置为00，则可实现上面的例子。

寄存器26.11:10

需要注意的是：

当设置了优先项时，另一个media的能量检测会失效，若想检测另一个media，需要将优先级设为No Preferrence光口是否活动通过Signal Detect Pins（SD±）实现，用户需要使能外部光口能量检测，可通过将寄存器26.7置为1实现。5、直连与交叉双绞线配置

双绞线内部由8根线组成，8根线分为4对，白橙和橙色线相互缠绕组成一对、白绿和绿色、白蓝和蓝色、白棕和棕色各组成一对。双绞线的两端各使用一个RJ45水晶头固定。

双绞线用RJ45水晶头固定之后，如下图所示：

RJ45水晶头中的8个槽位按上图所示的方式进行编号，每个槽位连接双绞线的一根线。直连线上，8根线并不是按照“白橙->橙->白绿->绿->白蓝->蓝->白棕->棕”的方式排列的，正确的排列方式如下：

RJ45

的槽位

1

2

3

4

5

6

7

8

线的

颜色

白橙

橙

白绿

蓝

白蓝

绿

白棕

棕

交叉线的一端和直连线的线序一样，另一端则把1-2线对和3-6线对换了位置。这样，交叉线另一端的线序如下：

RJ45

的槽位

1

2

3

4

5

6

7

8

线的

颜色

白绿

绿

白橙

蓝

白蓝

橙

白棕

棕

直连线的线序是TIA/EIA-568A线序；而交叉线一端是TIA/EIA-568A线序，另一端则是TIA/EIA-568B线序。

早期的以太网hub和计算机可以使用直连线建立连接，这是因为hub端口和计算机网卡的端口是不一样的。计算机网卡上，1和2线用来发送信号，3和6线用来接收信号。Hub端口上，情况恰好相反，1和2线用来接收信号，而3和6线用来发送。计算机网卡端口属于MDI端口，而hub端口则属于MDI-X端口。

早期的以太网hub上，通常有2类端口，即多个连接计算机的端口和一个uplink端口。用来连接计算机的端口是MDI-X端口，而uplink端口则是MDI端口。MDI和MDI-X端口之间，需要使用直连线；而相同类型的端口之间需要使用交叉线。

IEEEStd802.3i-199010Base-T标准提出了MDI和MDI-X的概念。后来，IEEEStd802.3u-1995标准定义的100Base-T4、100Base-TX都继承了这个概念。10BASE-T和100BASE-TX以太网中，4，5，7和8线没有使用。千兆以太网之后，MDI和MDI-X的含义发生了变化，千兆以太网会用到全部8根线，每根线上都同时进行收发。

现在，绝大多数以太网设备都支持AutomaticMDI/MDI-X，但是在IEEE802.3标准的百兆以太网章节中，并没有看到关于AutomaticMDI/MDI-X的描述。IEEEStd802.3的10M和百兆以太网的章节中，对线序的交叉（crossover）进行了说明。终端设备和中继设备对接时，建议在中继设备上实现crossover。如果对接双方都实现了内部的crossover，那么就需要在双绞线上作crossover。

在硬件配置时，其中一位是ENA_XC，代表了直连交叉网线的配置。

此处我们对接口配置crossover，那么“ENA_XC”这个选项就配置为“1”。这样可以实现自动协商。

软件配置，可通过寄存器16，配置成MDI、MDIX或自动模式。

6、Downshift Feature

根据协议要求，1000Mbps需要使用4个差分对进行数据传输，而10Mbps/100Mbps仅需要2个差分对即可完成。

当互相连通的两个phy均支持千兆速率，自协商后结果为千兆，若连通两者的网线是百兆网线，只有两个差分对连通，则会出现ping不通的情况。

Marvell公司推出的phy具有Downshift Feature功能，可使两个千兆phy，在千兆无法使用时协商为可用的10Mbps或100Mbps。

该功能默认处于关闭状态，需要软件配置开启，开启后可设置连接失败的尝试次数。

参考资料：

网口扫盲三-以太网芯片MAC和PHY的关系：   网口扫盲三:以太网芯片MAC和PHY的关系_愚赐的博客-CSDN博客_以太网芯片   

Marvell88E1145PHY芯片的初始化配置：        Marvell 88E1145PHY芯片的初始化配置_kunkliu的博客-CSDN博客

88E1111数据手册等