這兩天修改網卡驅動以實現10/100/1000M自適應，因此研究了下phy芯片和emac驅動如何兼容10/100/1000M網絡環境，記錄在此。
網絡中設備端數據鏈路層由mac芯片和phy芯片組成，phy芯片根據外部網絡環境完成自動協商以及配置，驅動中根據phy狀態來配置mac，以達到phy與mac的相互配合工作。
現在主流的網卡phy芯片為100M和1000M，都是向下兼容。100M phy支持10/100M環境，1000M phy支持10/100/1000M環境。

首先說10/100/1000M都是指的數據收發速率，單位是bps。所以這里要從mac以及phy的數據收發接口下手。

mac與phy主流數據接口有GMII MII RMII等。接口規范中定義了數據收發信號線個數。接口定義可以看這篇文章：
http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/8252843

以GMII/MII為例來研究，GMII是有8根rx/tx線，MII有4根rx/tx線。
首先以外接100Mphy芯片來研究。phy與外界網絡環境完成自動協商來確定其本身的速度。100M phy都支持MII接口，因此mac端就需要以MII接口定義與phy相連。
數據收發最重要的是提供正確的數據時鐘，來保證數據正確的采樣與發送。
對于100M phy，這個問題好解決，因為MII接口支持10/100M，4根數據線，只需要mac給phy提供2.5/25MHZ數據時鐘即可。

最值得研究的是外接1000M phy時如何適應10/100/1000M網絡環境。
首先說，這是一個倒推的過程，首先來看phy是如何處理10/100M和1000M環境的。mac的接口模式以及時鐘再根據phy的配置進行配置。
隨便找了一個1000M phy芯片的datasheet，RTL88E1111，對于GMII/MII接口的描述如下：

根據這段描述看出，GMII接口模式支持1000M環境，但是在10/100M環境下phy完成自動協商確定為10/100BASE-TX后就切換為MII模式，GMII引腳都是與MII兼容的（MII下8根數據線有4根不用），GMII接口定義中有2個clk線，GTX_CLK TX_CLK（GMII/MII下rx clk由phy提供），GTX_CLK在GMII模式下提供125MHZ，TX_CLK在MII模式下提供2.5/25MHZ。下面給出一個mac與1000M phy硬件電路連接圖。

可以看出對于1000M phy，GTX_CLK TX_CLK都需要與mac相連，在10/100/1000M環境下我分別用示波器測量clk的確如上所說。

綜上，

對于100M phy，外部網絡10/100M切換，僅需要改變mac提供的數據時鐘即可，mac接口模式不變，因為MII兼容10/100M。

對于1000M phy，外部網絡10/100/1000M切換，首先需要改變mac的接口模式（使用的數據線個數不同了），因為10/100M下phy會切換為MII模式，根據接口模式在改變其數據時鐘。


當然phy在自動協商完成后是其硬件邏輯會完成模式GMII/MII的轉換，而對于mac，則要由驅動根據phy的工作狀態來確定mac的接口模式以及需要提供的clk。
這也是我們軟件開發人員最需要關注的地方，根據phy的狀態，如何配置mac（接口模式 數據時鐘）來保證與phy一致。