MDIO ] Clause 22 vs Clause 45

 

 

 

MDIO

MDIO(Management Data Input/Output)는 Ethenet PHY(Physical Layer Device)의 상태를 관리하기 위한 2-wire Serial 통신 프로토콜이다. Ethernet 장비에서 MAC(Media Access Controller)과 PHY 간 통신에 사용되며 PHY 관리는 레지스터에 대한 접근 및 수정 작업을 기반으로 이루어진다.

MDIO는 IEEE 802.3 표준 Clause 22으로 최초 정의되었으며 초기 사양에서는 최대 32개의 PHY 장치에서 각각 32개의 레지스터에 접근할 수 있었다. 이후 10G 이더넷 장비의 등장으로 더 많은 고급 기능을 지원하기 위해 IEEE802.3ae 표준 Clause 45에서 MDIO의 추가 사양이 정의되었다. 대표적으로는 최대 32개의 포트(PHY)를 통해 32개의 서로 다른 장치(PHY 내 기능 그룹)의 65536개의 레지스터에 접근할 수 있게 되었다.

 

 

 

작동 원리

MDIO 버스는 아래 두 신호로 구성된다.

• MDIO(Management Data I/O) : 양방향 데이터 입출력
• MDC(Management Data Clock) : 클럭

그리고 MDIO 버스 상의 장치를 정의하기 위해 아래 용어를 사용한다.

• STA(Station Management Entity) : MDC 클럭 신호를 제공하여, MDIO 통신을 시작하는 주체
• MMD(MDIO Manageable Device) : MDIO 버스에 연결된 대상 장치로 PHY에 해당

MDC 주파수는 일부 칩을 제외하고 일반적으로 최대 2.5MHz 까지 가능하다.

 

 

Clause 22

 

Clause 22는 초기에 정의된 MDIO 프로토콜로 주로 100Mbps 이하 PHY에서 사용되며, 프레임 포맷은 다음과 같다.

 

 

5비트의 PHY 주소와 5비트의 레지스터 주소를 사용하고 각 레지스터는 16비트 데이터로 고정되어있다. 그리고 Clause 45와 달리 단일 프레임에 주소와 레지스터를 동시에 지정한다.

 

주요 레지스터는 다음과 같다.

Register Address	Register Name	Remark
0x00	Basic Mode Control Register (BMCR)	PHY의 기본 설정 (속도, 리셋, Auto-Negotiation 등)
0x01	Basic Mode Status Register (BMSR)	PHY 상태 (링크 상태, Auto-Negotiation 완료 여부 등)
0x02	PHY Identifier Register #1	PHY 장치 식별 정보 (PHY ID)
0x03	PHY Identifier Register #2	PHY 장치 식별 정보 (PHY ID)
0x04	Auto-Negotiation Advertisement Register	Auto-Negotiation Advertisement 파라미터 설정
...	...	...

 

 

 

 

 

Clause 45

Clause 45는 Clause 22의 확장 버전으로 고속 네트워크 PHY를 지원하도록 설계되었으며 프레임 포맷은 다음과 같다.

 

Clause 22와 비교하여 주요 차이점은 다음과 같다.

• 확장된 주소 체계
  • 5비트의 Port Address (Clause 22의 PHY Address에 해당)
  • 5비트의 Device Address (MMD, 기능 별 레지스터 뱅크)로 세분화
  • 각 Device Address 당 16비트의 Resgiter Address 지원
• Clause 45 프레임을 식별하기 위한 ST코드 00 추가 정의
• 레지스터 액세스 방법 : 두 단계에 걸쳐 이루어지며 첫 번째 프레임(OP=00)이 MMD 및 레지스터를 지정한 다음, 두 번째 이후 프레임(OP=01,11,10)이 전송되어 데이터 읽기 또는 쓰기를 수행한다.

 

주요 Device Address는 다음과 같다.

Device Address	Device Name	Remark
0x00	Reserved	-
0x01	PMA/PMD	Physical Medium Attachment/Dependent Layer
0x02	WIS	WAN Interface Sublayer
0x03	PCS	Physical Coding Sublayer
0x04	PHY XS	PHY XGXS
0x05	DTE XS	Data Terminal Equipment XGXS

 

 

 

 

 

참고로 Clause 45 PHY라고 하더라도 기존 시스템과의 상호운용성을 보장하기 위해 Clause 22 명령을 호환 가능하게 설계하는 것이 일반적이다.

 

 

 

 

Reference : https://blog.csdn.net/RhythmWANG/article/details/620391