当CPU没有内置MDIO控制器时,可以通过GPIO模拟MDIO总线与PHY设备进行通信。下面是如何实现PHY控制器驱动的步骤:
1. 设计GPIO MDIO时序
首先,必须了解MDIO协议的基本时序要求:
- MDC(管理时钟):用于时钟信号。
- MDIO(管理数据):用于数据传输。
在没有MDIO控制器的情况下,使用两个GPIO引脚分别模拟MDC和MDIO。可以通过GPIO设置高低电平来实现MDIO的时序。
2. GPIO引脚初始化
初始化用于MDIO和MDC的GPIO引脚,并设置为输出或输入模式。
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/delay.h>
#define MDIO_PIN 17 // MDIO GPIO引脚
#define MDC_PIN 18 // MDC GPIO引脚
void init_gpio(void) {
gpio_request(MDIO_PIN, "MDIO");
gpio_request(MDC_PIN, "MDC");
gpio_direction_output(MDIO_PIN, 1); // 默认高电平
gpio_direction_output(MDC_PIN, 1); // 默认高电平
}
3. 定义时钟脉冲函数
生成MDC脉冲信号,通常为高低电平切换的延迟,以便满足MDIO时序要求。
void mdc_pulse(void) {
gpio_set_value(MDC_PIN, 1); // 设置MDC为高
udelay(1); // 延时
gpio_set_value(MDC_PIN, 0); // 设置MDC为低
udelay(1); // 延时
}
4. 实现MDIO写操作
实现对PHY寄存器的写操作,包括发送预同步、地址和数据。
void mdio_write(int phy_addr, int reg_addr, uint16_t data) {
// 1. 发送32位1作为预同步
for (int i = 0; i < 32; i++) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1);
mdc_pulse();
}
// 2. 发送启动码(01)和写操作码(01)
gpio_set_value(MDIO_PIN, 0); // 0
mdc_pulse();
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1); // 1
mdc_pulse();
gpio_set_value(MDIO_PIN, 0); // 写操作
mdc_pulse();
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1); // 写操作
mdc_pulse();
// 3. 发送PHY地址
for (int i = 4; i >= 0; i--) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, (phy_addr >> i) & 1);
mdc_pulse();
}
// 4. 发送寄存器地址
for (int i = 4; i >= 0; i--) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, (reg_addr >> i) & 1);
mdc_pulse();
}
// 5. 发送数据
for (int i = 15; i >= 0; i--) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, (data >> i) & 1);
mdc_pulse();
}
// 6. 设置MDIO为高以结束写操作
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1);
}
5. 实现MDIO读操作
实现对PHY寄存器的读操作,需要将MDIO引脚设置为输入以接收数据。
uint16_t mdio_read(int phy_addr, int reg_addr) {
uint16_t data = 0;
// 1. 发送32位1作为预同步
for (int i = 0; i < 32; i++) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1);
mdc_pulse();
}
// 2. 发送启动码和读操作码(10)
gpio_set_value(MDIO_PIN, 0); // 0
mdc_pulse();
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1); // 1
mdc_pulse();
gpio_set_value(MDIO_PIN, 1); // 读操作
mdc_pulse();
gpio_set_value(MDIO_PIN, 0); // 读操作
mdc_pulse();
// 3. 发送PHY地址
for (int i = 4; i >= 0; i--) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, (phy_addr >> i) & 1);
mdc_pulse();
}
// 4. 发送寄存器地址
for (int i = 4; i >= 0; i--) {
gpio_set_value(MDIO_PIN, (reg_addr >> i) & 1);
mdc_pulse();
}
// 5. 转移周期
gpio_direction_input(MDIO_PIN);
mdc_pulse(); // 第一个时钟周期
mdc_pulse(); // 第二个时钟周期
// 6. 读取数据
for (int i = 15; i >= 0; i--) {
mdc_pulse();
data |= gpio_get_value(MDIO_PIN) << i;
}
// 7. 恢复MDIO为输出
gpio_direction_output(MDIO_PIN, 1);
return data;
}
6. 驱动的注册与初始化
在驱动的init
函数中,初始化GPIO和注册MDIO总线。确保在模块退出时清理资源。
static int __init my_driver_init(void) {
init_gpio(); // 初始化GPIO
// 注册MDIO总线和PHY设备(省略具体实现)
return 0;
}
static void __exit my_driver_exit(void) {
// 清理代码(省略具体实现)
gpio_free(MDIO_PIN);
gpio_free(MDC_PIN);
}
7. 注意事项
- 延迟:确保在设置MDC和MDIO引脚时使用适当的延迟,以遵循MDIO协议的时序。
- GPIO配置:确保正确配置GPIO引脚的输入输出模式。
- 中断管理:如果有需要,考虑在读写操作中添加中断处理,以提高效率。
8. 总结
通过GPIO模拟MDIO总线,可以在没有MDIO控制器的CPU上实现PHY设备的读写。尽管这种方法在时序上可能不如硬件MDIO稳定,但在一些特定的应用中仍然具有重要意义。这种方法可以通过简单的GPIO操作实现与PHY设备的有效通信。