本文章深入剖析了MDIO和SMI通信协议及其应用，旨在帮助读者理解其工作原理并掌握实际操作技巧。
MDIO（Management Data Input/Output）是一种串行管理接口，在以太网物理层设备的管理领域广泛应用，并通常直接称为 MDIO 接口。它包含在 IEEE 802.3 协议中，专为以太网 PHY 设备提供一种串行总线形式的通信方式。
MDIO 包含以下主要组件：
* STA（Station Management Entity）：STA 负责通过 MDIO 接口与物理层设备进行信息交换。它作为主控端可以是 MCU、MAC 或 ONU 等设备。
* PHY（Physical Layer Device）：PHY 则是从属的，一个 STA 最多能够控制 32 个这样的设备。
MDIO 的时序协议包括：
* MDC（管理数据输入/输出时钟信号）：由主控端STA提供的MDC信号是 MDIO 接口的工作基础。它用作对 MDIO 数据进行采样的时钟，通常在上升沿执行采样操作。
* MDIO（管理数据输入/输出双向数据线）：MDIO 线路用于 STA 和 PHY 之间的控制信息及状态消息的交换。
MDIO 的帧格式如下：
* IDLE：当没有发送任何 MDIO 帧时，线路保持高阻态或通过外部上拉电阻显示为高电平。
* PRE（前导）：在每个数据包之前，STA 需要连续输出 32 个周期的高电平信号，并由 MDC 提供相应的时钟脉冲。
* ST：帧开始标志位，采用 01 表示新帧的起始位置。
* OP（操作类型）：10 对应读取指令而 01 则表示写入动作；
* PHYAD：5 位地址用于标识不同的物理层设备，在一个 MDIO 接口下最多可管理32个这样的PHY。
* REGAD：5 位寄存器地址，总共可以访问到的寄存器数量为32。前16个已被详细定义。
* TA（转换时间）：在读写操作之间需要短暂等待以确保数据传输正确无误。
* DATA: 数据域，在进行写入时由STA发送，在执行读取指令期间则由PHY设备填充。
MDIO Clause 22 和 Clause45 帧格式分别适用于千兆/百兆和更高带宽的以太网物理层，后者通过增加寄存器访问能力来扩展了前者的功能。
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