IMX6ULL的公板的以太网控制器(MAC)与物理层(PHY)芯片(KSZ8081RNB)连接的原理图分析(包含各引脚说明以及工作原理)

什么叫以太网？它与因特网有何区别？

详情见 https://blog.youkuaiyun.com/wenhao_ir/article/details/145691255
从上面这篇博文我们可以看出，以太网的主体是MAC层和物理层，而我们这篇博文涉及到的就是MAC(以太网控制器)与物理层芯片的连接，所以本篇博文中称我们实现的东西为以太网。

公板实现以太网的原理介绍(MII/RMII协议介绍)

在IMX6ULL内部，实现了以太网控制器（MAC）。
题外话：MAC属于链路层中的一层，链路层分为两层，下层为MAC层(媒介访问控制层)，上层为 LLC 层(逻辑链路控制层)。

物理层由芯片KSZ8081RNB实现的，它和IMX6ULL内部的以太网控制器（MAC）通过协议MII/RMII来进行对接。

MII（Media Independent Interface）和 RMII（Reduced Media Independent Interface）是两种标准接口，用于连接以太网物理层（PHY） 与 以太网控制器（MAC）。这两种接口规范主要用于以太网通信，它们定义了数据如何在物理层（PHY）和媒介访问控制层（MAC）之间传输。

MII和RMII的区别见链接：
https://www.cnblogs.com/fire909090/p/10654902.html

MII的原理示意图如下：

RMII的原理示意图如下：

MII与RMII最主要的区别如下：
①MII有4根TXD线，4根RXD线，而 RMII只有2根TXD线、2根RXD线。
②
采用MII接口，PYH的时钟频率要求25M，不需要与MAC层时钟一致。
采用RMII接口，PYH的时钟频率要求50M，需与MAC层时钟一致，通常从MAC层获取该时钟源。

从公板的原理图来看，采用的是RMII方式，以太网1的MAC原理图如下：

从原理图很明显看出公板用的是RMII方式，因为只有2根TXD线、2根RXD线，并且还向物理层芯片提供了时钟信号。
当然，从整个学习过程中，可以明显看出IMX6ULL是支持MII模式的，只是看你怎么配置物理层芯片并且怎么连接相关的引脚了，事实上IMX6ULL与MAC以太网控制器相关的引脚不只上面这些哦。

整个以太网的硬件框架示意图如下：

公板的原理图下载地址

之前在博文https://blog.youkuaiyun.com/wenhao_ir/article/details/145547974 中已经下载好了公板的原理图。
百度网盘下载链接：https://pan.baidu.com/s/1gy1OlDDNPDmKI8L_fHDxOQ?pwd=shtd

公板中IMX6ULL处理器与MAC(以太网控制器)有关的原理图

首先打开公板的核心板的原理图：

PDF文件 SPF-29364_A1.pdf 翻到第7页，就有IMX6ULL处理器的MAC(以太网控制器)的原理图，如下图所示：

IMX6ULL处理器的MAC引脚说明

现在来说明公板中IMX6ULL处理器的MAC(以太网控制器)的各引脚情况。

我们把上一个目录中获得的原理图：

再放大提取，可得到IMX6ULL处理器与网络相关的引脚，如下图所示：

从中我们可以提取如下17个引脚名：

ENET1_TX_DATA0
ENET1_TX_DATA1
ENET1_TX_EN
ENET1_TX_CLK
ENET1_RX_DATA0
ENET1_RX_DATA1
ENET1_RX_ER
ENET1_RX_EN

ENET2_TX_DATA0
ENET2_TX_DATA1
ENET2_TX_EN
ENET2_TX_CLK
ENET2_RX_DATA0
ENET2_RX_DATA1
ENET2_RX_ER
ENET2_RX_EN

NVCC_ENET

从中可以看出，很明显，IMX6ULL支持两个网卡芯片的连接，可分别称为以太网1和以太网2，显然，以太网1和以太网2的引脚是一模一样的，没有区别，所以我们只需要了解下面这9个引脚的功能就可以了：

ENET1_TX_DATA0
ENET1_TX_DATA1
ENET1_TX_EN
ENET1_TX_CLK
ENET1_RX_DATA0
ENET1_RX_DATA1
ENET1_RX_ER
ENET1_RX_EN

NVCC_ENET

以下是上面这9个引脚的功能说明：
在看这9个引脚的功能说明前，我要提醒的是，这些引脚实际上实现的是MAC层的功能，这些引脚与KSZ8081RNB提供的物理层相对接，具体的原理见本篇博文中前面对“原理框架”的说明。

1. ENET1_TX_DATA0

• 功能: 这是以太网 1 的发送数据线的第0位，用于数据从处理器传输到以太网物理层（PHY）设备。

2. ENET1_TX_DATA1

• 功能: 这是以太网 1 的发送数据线的第1位，类似于 ENET1_TX_DATA0，也是用于数据从处理器到 PHY 的传输。

3. ENET1_TX_EN

• 功能: 这是以太网 1 的发送使能信号，用于启用发送功能。当该引脚为高电平时，启用数据发送。

4. ENET1_TX_CLK

• 功能: 这是以太网 1 的传输时钟信号。该引脚用于时钟同步，确保数据传输的时序正确。PHY 和 MAC 之间的时钟同步是以太网通信的关键。
• 注意：不要看到名字中有个TX就认为是传送数据时的时钟输出，实际上它也是接收数据时的时钟输出，IMX6ULL的官方文档：IMX6ULLRM.pdf的第892页有以下说明：
  
  第4列表明信号ENET1_REF_CLK1可以路由至下面两个Pad(引脚)上：
  ①引脚ENET1_TX_CLK上
  ②引脚GPIO1_IO05上
  上面截图中ALT1和ALT4的含义见下面这篇博文：
  https://blog.youkuaiyun.com/wenhao_ir/article/details/145680966
  这说明其实这个引脚传送的信号为ENET1_REF_CLK1，而信号ENET1_REF_CLK1是以太网 1 的传输时钟信号，接收数据和传送数据时都由它向物理层芯片提供时钟信号。
  我们还可以利用工具i.MX Pins Tool v6来佐证我们的想法：
  
  

5. ENET1_RX_DATA0

• 功能: 这是以太网 1 的接收数据线的第0位，用于接收来自物理层的传入数据，传输方向是从 PHY 到处理器。

6. ENET1_RX_DATA1

• 功能: 这是以太网 1 的接收数据线 第1位，作用与 ENET1_RX_DATA0 相同，用于接收来自物理层的传入数据，传输方向是从 PHY 到处理器。

7. ENET1_RX_ER

• 功能: 这是以太网 1 的接收错误信号。当接收到错误的帧或数据时，该信号会被拉高，告知处理器数据接收出现问题。

8. ENET1_RX_EN

• 功能: 这是以太网 1 的接收使能信号，用于启用接收功能。当该信号为高电平时，启用接收数据功能。

9. NVCC_ENET

• 功能: 这是以太网电源引脚，用于为以太网接口提供电源。这个引脚提供给以太网 PHY 设备供电，通常会连接到 3.3V 或其他适合的电源。

可见，以太网 1 的8个MAC层相关引脚的构成如下：
3个发送相关引脚、3个接收相关引脚、1个时钟、1个错误信号，刚好8个。

物理层芯片KSZ8081RNB的原理图(该物理层芯片是公板使用的)

打开公板的底板的原理图：

PDF文件SPF-28616_C2.pdf 翻到第10页和第11页，就有物理层芯片KSZ8081RNB的连接原理图，如下面两幅图所示：

公板的IMX6ULL的以太网控制器1连接的物理层芯片KSZ8081RNB的各引脚介绍及连接情况说明

情况分析与目标说明

我们这里的目标是：

了解物理层芯片KSZ8081RNB在实现以太网1的RMII协议时涉及到的相关引脚的详细情况。

我们把以太网1的物理层芯片的原理图放大提取如下：

我们重点关心的就是KSZ8081RNB与IMX6ULL相连接的引脚，即KSZ8081RNB原理图封装中左边的19个引脚，这19个引脚如下：

MDIO
MDC
RXD0/DUPLEX
RXD1/PHYAD2
PHYAD1
PHYAD0
CRS_DV/CONFIG2
RXER/ISO
REF_CLK/B-CAST_OFF
TXD0
TXD1
NC2
NC3
TXEN
NC1
INTRP/NAND_TREE
RST
XI
XO

KSZ8081RNB的数据手册(Data Sheet)

一个芯片的官方Data Sheet才是了解它的使用的最权威的资料，比chatgpt都权威，事实证明， chatgpt在不热门的芯片分析上错误是很多的，比如这篇博文中对芯片KSZ8081RNB的引脚分析，所以有必要亲自去看一看KSZ8081RNB的数据手册，这时候不能迷信chatgpt。
KSZ8081RNB的数据手册的在线浏览地址如下：