專利名稱：物理地址轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理層芯片和MAC層芯片間的通信，應(yīng)用在介質(zhì)無關(guān)接口中的物理地址轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
通信領(lǐng)域中，媒體接入控制(MAC，Media Access Control)層芯片(或其它MAC層芯片)通過介質(zhì)無關(guān)接口(MII，Media Independent Interface)的管理接口可以訪問物理層芯片的寄存器，并通過這些寄存器來對物理層芯片進行控制和管理。該管理接口包括兩個信號線管理數(shù)據(jù)同步時鐘輸入(MDC，Management Data Clock)和雙向管理數(shù)據(jù)(MDIO，Management data input/output)，具體說明如下MDC管理接口的時鐘，是一個非周期信號，信號的最小周期(實際是正電平時間和負電平時間之和)為400ns，最小正電平時間和負電平時間為160ns，最大的正負電平時間無限制。它與TX_CLK和RX_CLK無任何關(guān)系。
MDIO是一根雙向的數(shù)據(jù)線，用來傳送MAC層的控制信息和物理層的狀態(tài)信息。MDIO數(shù)據(jù)與MDC時鐘同步，在MDC上升沿有效。MDIO管理接口的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖1所示幀結(jié)構(gòu)各域的含義如下PRE幀前綴域，為32個連續(xù)“1”比特，這幀前綴域不是必要的，某些物理層芯片的MDIO操作就沒有這個域。
ST幀開始標志，出現(xiàn)“01”比特表示幀訪問開始。
OP幀操作碼，比特“10”表示此幀為讀操作幀，比特“01”表示此幀為寫操作幀。
PHYAD能夠與之對接通信的物理層芯片的物理地址，5個比特。每個對接芯片都把自己的物理地址與這5個比特進行比較，若匹配則響應(yīng)后面的操作，若不匹配，則忽略掉后面的操作。
REGAD用來選擇物理層芯片的32個寄存器中的某個寄存器的地址。
TA狀態(tài)轉(zhuǎn)換域，若為讀操作，則第一比特時MDIO為高阻態(tài)，第二比特時由物理層芯片使MDIO置“0”。若為寫操作，則MDIO仍由MAC層芯片控制，且連續(xù)輸出“10”兩個比特。
DATA幀的寄存器的數(shù)據(jù)域，16比特，若為讀操作，則為物理層送到MAC層的數(shù)據(jù)，若為寫操作，則為MAC層送到物理層的數(shù)據(jù)。
IDLE幀結(jié)束后的空閑狀態(tài)，此時MDIO無源驅(qū)動，處高阻狀態(tài)，但一般用上拉電阻使其處在高電平。
MDIO數(shù)據(jù)幀的時序關(guān)系如圖2、3所示，圖2是MDIO讀操作時序圖，而圖3是MDIO寫操作時序圖。
在單板設(shè)計中可能會遇到這樣的情況，MAC層芯片或者其它MAC層芯片的物理地址與物理層芯片的物理地址不相同，這樣就會導(dǎo)致物理層芯片不能通過MII管理接口訪問和管理。實際應(yīng)用中有很多MAC層芯片的物理地址是固定的，而物理層芯片的物理地址則可以靈活設(shè)定。如果是一個物理層芯片和一個MAC層芯片對接，則可以設(shè)定物理層芯片的物理地址與MAC層芯片的物理地址相同。如果一個物理層芯片需要和幾種MAC層芯片對接，而這些MAC層芯片的物理地址又各不相同時處理起來就比較麻煩。傳統(tǒng)的處理方法是有幾種不同的MAC層芯片就開發(fā)幾種對應(yīng)的物理層單板，而這些單板之間的差別就是物理層芯片的物理地址不同。傳統(tǒng)的解決方案因需要更改硬件，所以成本較高；新更改的硬件的物理地址還是固定的，不靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是MAC層芯片或者其它MAC層芯片通過介質(zhì)無關(guān)接口訪問物理層芯片時，避免因物理地址不匹配而開發(fā)設(shè)計多種物理層單板。
為解決上述問題，本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換裝置包括第一接口，與MAC層芯片建立通信連接；第二接口，與物理層芯片建立通信連接；轉(zhuǎn)換模塊，用于截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址，輸出預(yù)存的物理層芯片的物理地址，以與物理層芯片物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。
相應(yīng)地，本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟預(yù)存物理層芯片的物理地址；截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址；輸出預(yù)存物理層芯片的物理地址給物理層芯片，以與物理層芯片的物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.可以完成物理地址的轉(zhuǎn)換，可以把MAC層芯片通過MDIO接口發(fā)出的數(shù)據(jù)幀中的物理地址轉(zhuǎn)換成任意需要的值，使MAC層芯片與對接物理層芯片的物理地址一致，實現(xiàn)正常連接。
2.實現(xiàn)簡單，轉(zhuǎn)換起來比較靈活，而且物理地址可以根據(jù)需要任意修改。
3.由于是串行通信，占用的I/O很少，不會影響其它電路的布局布線。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中MDIO數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中MDIO讀操作時序圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中MDIO寫操作時序圖。
圖4是本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用框圖。
圖5、圖6是本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換方法的流程圖。
具體實施例方式
目前，因為有很多MAC層芯片的物理地址是固定的，如果物理層芯片需要和幾種MAC層芯片對接，則現(xiàn)有技術(shù)采用必須設(shè)計不同的硬件來滿足?，F(xiàn)有技術(shù)的解決方案從更改物理層芯片的物理地址，以適應(yīng)MAC層芯片物理地址的角度解決問題。而本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換裝置及方法從相反的角度來解決問題屏蔽MAC層芯片物理地址，通過轉(zhuǎn)換輸出與物理層芯片的物理地址一致的物理地址，上述從而使無論物理層芯片和MAC層芯片的物理地址是什么值都可以正常對接。這樣如果出現(xiàn)一個物理層芯片和幾種MAC層芯片對接的情況，就可以避免開發(fā)多種物理層單板。
請參照圖4所示，物理層芯片1與MAC層芯片2通過本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換裝置3進行對接建立通信。
物理地址轉(zhuǎn)換裝置3包括第一接口，與MAC層芯片建立通信連接；第二接口，與物理層芯片建立通信連接；以及轉(zhuǎn)換模塊，用于截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址，輸出預(yù)存的物理層芯片的物理地址，以與物理層芯片物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。
上述物理層芯片、MAC層芯片、第一接口及第二接口對應(yīng)設(shè)置有介質(zhì)無關(guān)接口的管理接口，該管理接口包括兩個信號線MDC和MDIO，其中MDC作為管理接口的時鐘，而MDIO用來傳送MAC層的控制信息和物理層的狀態(tài)信息，MDIO數(shù)據(jù)與MDC時鐘同步。
MDIO數(shù)據(jù)的具有如下幀結(jié)構(gòu)ST幀開始標志，表示幀訪問開始，本實施例中出現(xiàn)“01”比特表示幀訪問開始；OP幀操作碼，表示此幀為讀操作幀或?qū)懖僮鲙?，本實施例中，比特?0”表示此幀為讀操作幀，比特“01”表示此幀為寫操作幀；PHYAD物理層芯片的物理地址，對接芯片都把自己的物理地址與該物理地址進行比較，若匹配則響應(yīng)后面的操作，若不匹配，則忽略掉后面的操作，本實施例中，該物理地址具有5個比特；REGAD用來選擇物理層芯片中寄存器的地址；TA狀態(tài)轉(zhuǎn)換域，若為讀操作，MDIO由物理層芯片控制，若為寫操作，則MDIO仍由MAC層芯片控制；本實施例中若為讀操作，則第一比特時MDIO為高阻態(tài)，第二比特時由物理層芯片使MDIO置“0”。若為寫操作，則MDIO仍由MAC層芯片控制，且連續(xù)輸出“10”兩個比特。
DATA幀的寄存器的數(shù)據(jù)域，若為讀操作，則為物理層送到MAC層的數(shù)據(jù)，若為寫操作，則為MAC層送到物理層的數(shù)據(jù)，本實施例中數(shù)據(jù)域具有16個比特。
該物理地址轉(zhuǎn)換裝置3由可編程邏輯器件實現(xiàn)由MAC層芯片發(fā)起的MIDO數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)狀態(tài)逐個遷移的過程，在每個狀態(tài)可編程邏輯根據(jù)預(yù)先的約定進行不同的操作。
其中的可編程邏輯器件可以是但不限于CPLD、FPGA、PAL、GAL等，具體設(shè)計采用狀態(tài)機來實現(xiàn)，同步于MAC層芯片的MDC的輸出時鐘的上升沿，并按照MII的管理接口的技術(shù)規(guī)范進行狀態(tài)遷移。
本實施例中，在進入狀態(tài)轉(zhuǎn)換域時，判斷操作碼，若為01，則是讀操作，設(shè)置物理地址轉(zhuǎn)換裝置3第一接口的MDIO為輸出，第二接口的MDIO為輸入；若為10，則是寫操作，設(shè)置物理地址轉(zhuǎn)換裝置3的第一接口的MDIO為輸入，第二接口的MDIO為輸出。
本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換方法，包括如下主要步驟1)預(yù)存物理層芯片的物理地址；2)截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址；3)輸出預(yù)存的物理層芯片的物理地址給物理層芯片，以與物理層芯片的物理地址相匹配。
請結(jié)合參照圖2、3、5及6，該轉(zhuǎn)換方法依MDIO數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程進行，一次讀或者寫訪問開始以后，以MDC時鐘的上升沿為觸發(fā)開始狀態(tài)的遷移。當狀態(tài)遷移到PHYAD狀態(tài)時開始物理地址的轉(zhuǎn)換。物理地址本實施例中具有5個比特，因而一共需要5個時鐘周期，一個周期輸出一個比特。這五位地址可以根據(jù)實際的需要進行輸出以便和物理層芯片的物理地址相匹配，這樣物理層芯片就可以正常響應(yīng)。如被訪問的物理層芯片其物理層地址是“00011”，則就可以根據(jù)需要分5個時鐘周期輸出“00011”。也即僅對物理地址這5位進行變換，其它的操作則還保持不變，這樣無論MAC層芯片輸出的5位物理地址是什么值，都可以正常訪問PHY芯片。
本發(fā)明物理轉(zhuǎn)換方法以MIDO數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，則幀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程進行，包括如下步驟1)讀取MAC層芯片的幀開始標志；2)判斷幀開始標志是否有效，無效則返回1)，有效則繼續(xù)；
本實施例中各個狀態(tài)轉(zhuǎn)換時采用逐位讀取逐位判斷方式。
例如用01表示幀訪問開始，先讀取幀開始標志的第一比特(圖5中步驟50)；判斷(圖5中步驟51)，若不為0則返回步驟51，若為0則繼續(xù)；讀取幀開始標志的第二比特(圖5中步驟52)；判斷(圖5中步驟53)，若不為1則返回步驟51，若為1則繼續(xù)；3)記錄幀操作碼(圖5中步驟54、55)；4)判斷幀操作碼是否合法(圖5中步驟56)，不合法則返回1)，若合法則繼續(xù)；5)截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址并輸出預(yù)存物理層芯片的物理地址給物理層芯片(圖5中步驟57)；輸出物理地址時，也是逐位輸出，物理地址本實施例中具有5個比特，因而一共需要5個時鐘周期，一個周期輸出一個比特；6)判斷物理地址是否輸出結(jié)束(圖5中步驟58)，若輸出未結(jié)束則返回5)，若結(jié)束則繼續(xù)；7)輸出所選定的物理層芯片的寄存器地址(圖5中步驟59)；8)判斷寄存器地址是否輸出結(jié)束(圖5中步驟60)，若沒有結(jié)束則返回7)，若結(jié)束則繼續(xù)；9)進入狀態(tài)轉(zhuǎn)換域(圖6中步驟61)；本實施例中，狀態(tài)轉(zhuǎn)換域由兩個比特表示，分為TA1和TA2，逐位進入。當進入狀態(tài)轉(zhuǎn)換域的第一個比特時，執(zhí)行操作碼判斷(圖6中步驟61)。
10)判斷操作碼(圖6中步驟62)，若是讀操作，則設(shè)置數(shù)據(jù)的傳輸方向為物理層到MAC層(圖6中步驟63)；若是寫操作，則設(shè)置數(shù)據(jù)的傳輸方向為MAC層到物理層(圖6中步驟64)；
請參見步驟65，完成操作碼判斷及相應(yīng)操作后，進入狀態(tài)轉(zhuǎn)換域的下一個比特TA2。
11)讀/寫數(shù)據(jù)(圖6中步驟66)；12)數(shù)據(jù)讀/寫是否結(jié)束(圖6中步驟67)，若沒有結(jié)束則返回10)，若結(jié)束則返回1)。
綜上所述，本發(fā)明物理地址轉(zhuǎn)換裝置和方法可以完成物理地址的轉(zhuǎn)換，可以把MAC層芯片通過MDIO接口發(fā)出的數(shù)據(jù)幀中的物理地址轉(zhuǎn)換成任意需要的值，使MAC層芯片與對接物理層芯片的物理地址一致，實現(xiàn)正常連接。
權(quán)利要求
1.一種物理地址轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)換裝置包括第一接口，與MAC層芯片建立通信連接；第二接口，與物理層芯片建立通信連接；轉(zhuǎn)換模塊，用于截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址，輸出預(yù)存的物理層芯片的物理地址，以與物理層芯片物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。
2.如權(quán)利要求1所述的物理地址轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該物理層芯片、MAC層芯片、第一接口及第二接口對應(yīng)設(shè)置有介質(zhì)無關(guān)接口的管理接口，該管理接口包括兩個信號線MDC和MDIO，其中MDC作為管理接口的時鐘，而MDIO用來傳送MAC層的控制信息和物理層的狀態(tài)信息，MDIO數(shù)據(jù)與MDC時鐘同步。
3.如權(quán)利要求2所述的物理地址轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，MDIO數(shù)據(jù)具有如下幀結(jié)構(gòu)ST幀開始標志，表示幀訪問開始；OP幀操作碼，表示此幀為讀操作幀或?qū)懖僮鲙籔HYAD物理層芯片的物理地址，對接芯片都把自己的物理地址與該物理地址進行比較，若匹配則響應(yīng)后面的操作，若不匹配，則忽略掉后面的操作；REGAD用來選擇物理層芯片中寄存器的地址；TA狀態(tài)轉(zhuǎn)換域，若為讀操作，MDIO由物理層芯片控制，若為寫操作，則MDIO仍由MAC層芯片控制；DATA幀的寄存器的數(shù)據(jù)域，若為讀操作，則為物理層送到MAC層的數(shù)據(jù)，若為寫操作，則為MAC層送到物理層的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的物理地址轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)換裝置由可編程邏輯器件實現(xiàn)由MAC層芯片發(fā)起的MIDO數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)狀態(tài)逐個遷移的過程，在每個狀態(tài)可編程邏輯根據(jù)預(yù)先的約定進行不同的操作。
5.一種物理地址轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該方法包括以下步驟b)預(yù)存物理層芯片的物理地址；c)截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址；d)輸出預(yù)存物理層芯片的物理地址給物理層芯片，以與物理層芯片的物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。
6.如權(quán)利要求5所述的物理地址轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法中的物理層芯片及MAC層芯片設(shè)置有介質(zhì)無關(guān)接口的管理接口，該管理接口包括兩個信號線MDC和MDIO，其中MDC作為管理接口的時鐘，而MDIO用來傳送MAC層的控制信息和物理層的狀態(tài)信息，MDIO數(shù)據(jù)與MDC時鐘同步。
7.如權(quán)利要求6所述的物理地址轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，MDIO數(shù)據(jù)具有如下的幀結(jié)構(gòu)ST幀開始標志；OP幀操作碼，表示此幀為讀操作幀或?qū)懖僮鲙?；PHYAD物理層芯片的物理地址，對接芯片都把自己的物理地址與該物理地址進行比較，若匹配則響應(yīng)后面的操作，若不匹配，則忽略掉后面的操作；REGAD用來選擇物理層芯片中寄存器的地址；TA狀態(tài)轉(zhuǎn)換域，若為讀操作，則由物理層芯片控制MDIO；若為寫操作，則MDIO仍由MAC層芯片控制；DATA幀的寄存器的數(shù)據(jù)域，若為讀操作，則為物理層送到MAC層的數(shù)據(jù)，若為寫操作，則為MAC層送到物理層的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的物理地址轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法依MDIO數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程進行，步驟b)和c)之間進一步包括如下步驟a1)讀取MAC層芯片的幀開始標志；a2)判斷幀開始標志是否有效，無效則返回步驟a1)，有效則繼續(xù)；a3)記錄幀操作碼；a4)判斷幀操作碼是否合法，不合法則返回步驟a1)，若合法則執(zhí)行步驟c)和d)。
9.如權(quán)利要求8所述的物理地址轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，步驟d)后進一步包括以下步驟e1)判斷物理地址是否輸出結(jié)束，若輸出未結(jié)束則返回步驟d)，若結(jié)束則繼續(xù)；e2)輸出所選定的物理層芯片的寄存器地址；e3)判斷寄存器地址是否輸出結(jié)束，若沒有結(jié)束則返回步驟e2)，若結(jié)束則繼續(xù)；e4)進入狀態(tài)轉(zhuǎn)換域；e5)判斷操作碼，若是讀操作，則設(shè)置數(shù)據(jù)的傳輸方向為物理層到MAC層；若是寫操作，則設(shè)置數(shù)據(jù)的傳輸方向為MAC層到物理層；e6)讀/寫數(shù)據(jù)；e7)數(shù)據(jù)讀/寫是否結(jié)束，若沒有結(jié)束則返回步驟e6)，若結(jié)束則返回步驟a1)。
全文摘要
一種物理地址轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法，其中該轉(zhuǎn)換裝置包括第一接口、第二接口及轉(zhuǎn)換模塊，其中，第一接口，與MAC層芯片建立通信連接；第二接口，與物理層芯片建立通信連接；轉(zhuǎn)換模塊，用于截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址，輸出預(yù)存的物理層芯片的物理地址，以與物理層芯片物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。相應(yīng)物理地址轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟預(yù)存物理層芯片的物理地址；截取并屏蔽MAC層芯片的物理地址；輸出預(yù)存物理層芯片的物理地址給物理層芯片，以與物理層芯片的物理地址相匹配，實現(xiàn)物理層芯片與MAC層芯片正常對接。
文檔編號H04L9/08GK1599369SQ0315696
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者周敏峰, 馬金永, 張玉泉, 張海生 申請人:華為技術(shù)有限公司