phy控制器驱动【cpu无mdio控制器】

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);
}