一、以太网简介
之前提了个引子，接下来我会分享一下基于FPGA的百兆以太网通信学习过程。第一部分是对于以太网PHY芯片的配置和状态读取。
一般来说，FPGA以太网通信是需要外接的PHY芯片的，目前的很多FPGA出厂的底板上已经焊好了PHY芯片，所以这一点是比较方便的。PHY芯片的内部有着很复杂的逻辑和构造，我不懂，这里也不说了，感兴趣的兄弟自己查。
以太网通信需要网线，FPGA以太网通信实际上是FPGA和PHY芯片通信，符合一定的时序和协议，PHY芯片将数据传出和上位机通信。下面给出RTL8201FPHY芯片的管脚图
这里的引脚很多，我们目前只关注两个，MDIO和MDC，这两个是配置引脚，用于配置PHY芯片的寄存器，类似于前面说的摄像头，同时也可以读取其中寄存器的数据。
将FPGA的网口和上位机（如PC）连接后，FPGA的PHY芯片会和上位机进行协商最后形成一个通信速率。假如PHY只支持最高100Mbps通信，而另一端是千兆网口，那么协商速率就是100Mbps。总之会以比较慢的那一段作为标准。当然也可以通过修改寄存器的数据来调整通信速率。比如协商结果是100Mbps，可以改为10Mbps。常用的速率就是100和1000Mbps。
二、实验目标
PHY芯片内部有两个比较重要的数值，第一个是协商的结果，第二个是连接的状态，下面就展开实验读取PHY芯片内部这两个数据。
三、接口分析
上面提到的MDC和MDIO，MDC是配置的时钟，可以看做IIC里的SCL，MDIO是双向端口，用于传输数据。结构上MDIO和IIC很像。下面是时序图
时序上看和SPI很像，MDIO在每一个MDC的上升沿传输数据，下降沿发生数据转换。上图中可以看出协议的格式，如下图所示
先发32位的前导码preamble，全为1。接着是开始字段，2'b01。操作码，两位，根据是要写还是要读区分。PHY地址（这里需要解释一下，这个好像只是在连接多个PHY芯片的时候才有，用于区分不同的PHY芯片，如果只有一个，默认5'b0，以上是我个人分析，我也不太懂，我查看的教程都说在原理图上可以看出来，但是也没具体说怎么看）。接着是寄存器地址，在手册上查看。TA转换字段，这个我不太懂，就按照手册上写的，如果是读的话就是2'bz0，写的话就是2'b10，最后是十六位数据，最后又回到初始状态。
协商结果在第一个寄存器里面
第13位的speed就是协商结果。
连接状态在第二个寄存器里面
第二位就是连接状态。
最后一点就是MDIO跑不了太高的频率，这里我用的是50k的MDC。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-846118.html
四、代码文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-846118.html
module mdio_ctrl(
input wire mdc ,
input wire start ,
input wire sys_rst_n ,
input wire [31:0] preamble ,
input wire [1:0] st ,
input wire [1:0] op ,
input wire [4:0] phy_add ,
input wire [4:0] reg_add ,
input wire [1:0] ta ,
output reg speed ,
output reg status ,
output reg ready ,
output wire mdio_en ,
inout wire mdio ,
output wire [7:0] satate
);
reg [7:0] curr_state ;
到了这里，关于基于FPGA的百兆以太网通信（一）——MDIO配置PHY芯片的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
