HC32L190 实现模拟MDIO协议

一、MDIO协议原理

1.硬件连接（控制引脚只有两个，一路MDC，一路MDIO）类似模拟iic 一路时钟线一路数据线

2.协议帧

（1）双向传输

（2）先传高位，再传低位

（3）MDIO相关管理寄存器  clause-22  总共32个寄存器 ，每个寄存器16bit

        IDLE: 空闲状态下MDIO总线是高阻态（中间态），外部上拉至高电平状态

        PRE:preamble前导码，32个连续的高电平bit位

        ST ： 固定发送两bit 01表示数据传输开始

        OP：操作码，表示不同的操作类型 读（10）  写（01）

        PHYAD：5个bit位组成的32个地址,先传高位

        REGAD:  5个bit位组成的32个地址,先传高位

        TA ：TurnAround 。介于寄存器地址和寄存器数据之间的两个bit位用来转换数据方向

        写操作：TA 由MAC芯片驱动成 10  ，写操作都是由MAC芯片驱动

        读操作：TA第一个bit mac和phy都必须将mdio驱动成高阻态 外部上拉高电平

                        TA第二个bit 由PHY驱动MDIO 为低电平，驱动转移给PHY芯片

        DATA：16bit数据位

                        写操作：MAC芯片驱动

                        读操作：phy芯片驱动

二、代码

hd_mdio.c

#include "hd_mdio.h"
#include "gpio.h"
#include "hd_gpt_timer.h"


// 1us延时
 void delay_us(uint32_t us) {
     volatile uint32_t i;
     for (i = 0; i < us * (48 / 2); i++);
 }

/**
  * @brief  Initialize GPIO pins for MDIO interface
  * @note   Configures MDC as output and MDIO as bidirectional
  */
void mdio_gpio_init(void) {
    stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg;
    
    // Enable GPIO peripheral clock
    Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralGpio, TRUE);
    
    // Configure MDC pin (always output)
    stcGpioCfg.enDir = GpioDirOut;
    stcGpioCfg.enPu = GpioPuDisable;  
    stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable;
    stcGpioCfg.enDrv = GpioDrvH;       // High drive capability for MDC
    stcGpioCfg.enOD = GpioOdDisable;
    stcGpioCfg.enCtrlMode = GpioAHB;    // AHB control mode
    Gpio_Init(MDC_GPIO_PORT, MDC_PIN, &stcGpioCfg);
    
    // Configure MDIO pin (initial direction set to output)
    Gpio_Init(MDIO_GPIO_PORT, MDIO_PIN, &stcGpioCfg);
}

/**
  * @brief  Set MDIO pin as output
  * @note   Re-initializes the pin with output direction
  */
void mdio_set_output(void) {
    stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg;
    
    stcGpioCfg.enDir = GpioDirOut;
    stcGpioCfg.enPu = GpioPuDisable;
    stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable;
    stcGpioCfg.enDrv = GpioDrvH;
    stcGpioCfg.enOD = GpioOdDisable;
    stcGpioCfg.enCtrlMode = GpioAHB;
    
    Gpio_Init(MDIO_GPIO_PORT, MDIO_PIN, &stcGpioCfg);
}

/**
  * @brief  Set MDIO pin as input
  * @note   Re-initializes the pin with input direction
  */
void mdio_set_input(void) {
    stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg;
    
    stcGpioCfg.enDir = GpioDirIn;
    stcGpioCfg.enPu = GpioPuDisable;
    stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable;
    stcGpioCfg.enDrv = GpioDrvH;
    stcGpioCfg.enOD = GpioOdDisable;
    stcGpioCfg.enCtrlMode = GpioAHB;
    
    Gpio_Init(MDIO_GPIO_PORT, MDIO_PIN, &stcGpioCfg);
}


void mdio_write_bit(uint8_t bit) {
    mdio_set_output();
    if (bit) MDIO_HIGH(); else MDIO_LOW();
    delay_us(1);
    MDC_HIGH(); delay_us(1);
    MDC_LOW();  delay_us(1);
}

uint8_t mdio_read_bit(void) {
    uint8_t bit;
    mdio_set_input();
    delay_us(1);
    MDC_HIGH(); delay_us(1);
    bit = MDIO_READ();
    MDC_LOW(); delay_us(1);
    return bit;
}

void mdio_send_bits(uint16_t data, uint8_t len) {
    for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {
        mdio_write_bit((data >> i) & 1);
    }
}

uint16_t mdio_read_bits(uint8_t len) {
    uint16_t val = 0;
    for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {
        if (mdio_read_bit()) val |= (1 << i);
    }
    return val;
}



uint16_t mdio_read(uint8_t phy_addr, uint8_t reg_addr) {
    uint16_t val = 0;
    
    // 发送前导码（32个1）
    mdio_set_output();
    for(int i=0; i<32; i++) {
        mdio_write_bit(1);
    }
    
    // 发送读命令
    mdio_send_bits(0x06, 4); // 01(start) + 10(read)
    mdio_send_bits(phy_addr, 5);
    mdio_send_bits(reg_addr, 5);
    
    // 读取数据
    mdio_set_input();
    mdio_read_bit(); // 跳过turnaround
    val = mdio_read_bits(16);
    
    mdio_set_output();
    MDIO_HIGH(); // 释放总线
    
    return val;
}

void mdio_write(uint8_t phy_addr, uint8_t reg_addr, uint16_t data) {
    // 发送前导码（32个1）
    mdio_set_output();
    for(int i=0; i<32; i++) {
        mdio_write_bit(1);
    }
    
    // 发送写命令
    mdio_send_bits(0x05, 4); // 01(start) + 01(write)
    mdio_send_bits(phy_addr, 5);
    mdio_send_bits(reg_addr, 5);
    mdio_send_bits(0x02, 2); // turnaround
    mdio_send_bits(data, 16);
    
    MDIO_HIGH(); // 释放总线
}

hd_mdio.h 

#ifndef HD_MDIO_H
#define HD_MDIO_H

#include <stdbool.h>
#include "gpio.h"


#define MDC_GPIO_PORT     GpioPortA
#define MDC_PIN           GpioPin0

#define MDIO_GPIO_PORT    GpioPortA
#define MDIO_PIN          GpioPin1

#define MDC_HIGH() Gpio_SetIO(MDC_GPIO_PORT, MDC_PIN)
#define MDC_LOW()  Gpio_ClrIO(MDC_GPIO_PORT, MDC_PIN)

#define MDIO_HIGH() Gpio_SetIO(MDIO_GPIO_PORT, MDIO_PIN)
#define MDIO_LOW()  Gpio_ClrIO(MDIO_GPIO_PORT, MDIO_PIN)
#define MDIO_READ() Gpio_GetInputIO(MDIO_GPIO_PORT, MDIO_PIN)


// PHY地址定义（根据硬件连接设置）
#define PHY_ADDR_YT8531  0x01
#define PHY_ADDR_YT8011  0x02


void mdio_gpio_init(void);
uint16_t mdio_read(uint8_t phy_addr, uint8_t reg_addr);
void mdio_write(uint8_t phy_addr, uint8_t reg_addr, uint16_t data);

#endif

三、效果

写时序  mdio_write(0x01, 0x03, 0x5555);