MII（媒體獨立接口）， 是IEEE802.3定義的以太網行業標准接口， smi是mii中的標准管理接口， 有兩跟管腳， mdio 和mdc ，用來現實雙向的數據輸入／輸出和時鐘同步。mdio主要作用用來配置／讀取phy的寄存器， 實現監控作用。 Smi總線也就是mdio總線。
以mips 架構的caium octeon 處理器為例介紹mdio總線的驅動。
內核代碼 drivers/net/phy/mdio-octeon.c
static int __init octeon_mdiobus_mod_init(void)
{
// 同uart,usb,spi,i2c等總線一樣, mdio作為platform驅動注冊到內核
return platform_driver_register(&octeon_mdiobus_driver);
}
static struct platform_driver octeon_mdiobus_driver = {
.driver = {
.name = "mdio-octeon",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = octeon_mdiobus_match,
},
.probe = octeon_mdiobus_probe,
.remove = __exit_p(octeon_mdiobus_remove),
};
內核根據of_match_table 找到了octeon-3860-mdio 的驅動文件，
static struct of_device_id octeon_mdiobus_match[] = {
{
.compatible = "cavium,octeon-3860-mdio",
},
{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, octeon_mdiobus_match);
該驅動說明支持符合”canium,octeon-3860-mdio”規范接口的操作。
進入probe()
static int __init octeon_mdiobus_probe(struct platform_device *pdev)
{
／＊probe() 總體思想即填充一個struct octeon_mdiobus的數據結構，
最後將此數據結構作為pdev的私有成員。octeon_mdiobus 定義為：
struct octeon_mdiobus {
//struct mii_bus 是linux定義mii總線的通用數據結構。
struct mii_bus *mii_bus;
u64 register_base;
resource_size_t mdio_phys;
resource_size_t regsize;
enum octeon_mdiobus_mode mode;
int phy_irq[PHY_MAX_ADDR];
};
octeon_mdiobus_mode 定義：
enum octeon_mdiobus_mode {
UNINIT = 0,
C22, // IEEE802.3-2005
的條款22.2.4, 22.3.4
C45 //條款45.不用的條款使用不同的數據幀結構。
};
*/
struct octeon_mdiobus *bus;
struct resource *res_mem;
union cvmx_smix_en smi_en;
int err = -ENOENT;
//為platfrom設備pdev 的私有數據分配內存，長度struct octeon_mdiobus的長度
bus = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*bus), GFP_KERNEL);
if (!bus)
return -ENOMEM;
/*
獲取io內存地址資源的描述。此資源的描述記錄在uboot的設備樹源文件dts裡。
關於該描述信息，參考最後附錄。
*/
res_mem = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
if (res_mem == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, "found no memory resource\n");
err = -ENXIO;
goto fail_region;
}
／／獲取了io內存地址的首地址及長度的描述後， 按此描述向系統申請相應資源。
bus->mdio_phys = res_mem->start;
bus->regsize = resource_size(res_mem);
if (!devm_request_mem_region(&pdev->dev, bus->mdio_phys, bus->regsize,
res_mem->name)) {
dev_err(&pdev->dev, "request_mem_region failed\n");
goto fail_region;
}
／*
申請成功後， 使用ioremap將這個片io內存地址映射出來，以便交與應用層使用，
register_basae 即為這個映射後的地址基地址，通過操作這個地址， 就可以實現在用戶層操作smi的寄存器了。
/*
bus->register_base = (u64)ioremap(bus->mdio_phys, bus->regsize);
／／為mii_bus數據結構分配內存
bus->mii_bus = mdiobus_alloc();
if (!bus->mii_bus)
goto fail_mdio_alloc;
smi_en.u64 = 0;
smi_en.s.en = 1;
/＊
cvmx_write_csr 是cavium octeon 處理器提供write寄存器的API
#define SMI_EN 0x20 這是寄存器的其基地址上的偏移值
第一個參數是目的寄存器地址， 第二個參數是要write的數值
＊／
cvmx_write_csr(bus->register_base + SMI_EN, smi_en.u64);
/* mii_bus 數據結構定義如下， read/write 的函數指針
struct mii_bus {
const char *name;
char id[MII_BUS_ID_SIZE];
void *priv;
int (*read)(struct mii_bus *bus, int phy_id, int regnum);
int (*write)(struct mii_bus *bus, int phy_id, int regnum, u16 val);
int (*reset)(struct mii_bus *bus);
struct mutex mdio_lock;
struct device *parent;
enum {
MDIOBUS_ALLOCATED = 1,
MDIOBUS_REGISTERED,
MDIOBUS_UNREGISTERED,
MDIOBUS_RELEASED,
} state;
struct device dev;
struct phy_device *phy_map[PHY_MAX_ADDR];
u32 phy_mask;
int *irq;
};
*/
// 將bus 保存為mii_bus的私有數據
bus->mii_bus->priv = bus;
//定義mii_bus的中斷號
bus->mii_bus->irq = bus->phy_irq;
//mii_bus的總線名稱
bus->mii_bus->name = "mdio-octeon";
snprintf(bus->mii_bus->id, MII_BUS_ID_SIZE, "%llx", bus->register_base);
bus->mii_bus->parent = &pdev->dev;
//填充mii_bus read/write的實現函數。
bus->mii_bus->read = octeon_mdiobus_read;
bus->mii_bus->write = octeon_mdiobus_write;
//將bus作為platfrom 的私有數據
dev_set_drvdata(&pdev->dev, bus);
//向內核注冊屬於octeon 的mii總線
err = of_mdiobus_register(bus->mii_bus, pdev->dev.of_node);
if (err)
goto fail_register;
dev_info(&pdev->dev, "Version " DRV_VERSION "\n");
/*
將mii_bus 保存在一個全局指針數組裡， 定義在arch/mips/cavium-octeon/setup.c
struct mii_bus *octeon_mdiobuses[4];
EXPORT_SYMBOL(octeon_mdiobuses);
*/
octeon_mdiobuses[octeon_mdiobus_bus2unit(bus)] = bus->mii_bus;
return 0;
}
mdio 工作大郅流程：
發送一個2bit的開始標識碼和一個2bit的operate標志，該operate 標志在C22和C45裡有不同定義。發送一個5bit 的phy 設備地址和5bitPHY寄存器地址。 再空閒MDIO需要2個時鐘的訪問時間。 MDIO串行讀出/寫入16bit的寄存器數據。 結束後MDIOMDIO進入高阻狀態。
C22下的數據幀格式：
st op phyaddr regaddr ta data
01 phy_op 5bit地址 5bit地址 2bit訪問時間 16bit讀寫數據
C22 下的op ：10 : write， 01 ： read
C45數據幀格式：
st op phyaddr type ta addr／data
00 phy_op 5bit地址 5bit類型 2bit訪問時間 16bit寄存器地址／數據
兩者主要差異在op處， C45的op段：
00=address
01=write
，11=read
，10=post-read-increment-address
當op 為00 時， 這個數據幀傳入的指定的16bit寄存器地址， 最大地址63336.
當op 為 01/11 時， 這個數據幀才是具體write/read 操作。
因此， 在c45 條款下， 完成一次真正的I／O 操作要使用兩個數據幀。
另外，當 op 為 10 時， 含義是當本次讀操作結束後， 將寄存器地址加1， 適於與遍歷所有的寄存器。
Octeon 對該數幀的定義是：
union cvmx_smix_cmd {
uint64_t u64;
struct cvmx_smix_cmd_s {
uint64_t reserved_18_63 : 46;
//保留
uint64_t phy_op : 2; //phy_op
uint64_t reserved_13_15 : 3;
uint64_t phy_adr : 5; //phy芯片地址
uint64_t reserved_5_7 : 3;
uint64_t reg_adr : 5; //寄存器地址
}
…
｝
struct cvmx_smix_cmd_s 為uint64_t 大小， 即8個字節。
static int octeon_mdiobus_read(struct mii_bus *bus, int phy_id, int regnum)
{
struct octeon_mdiobus *p = bus->priv;
union cvmx_smix_cmd smi_cmd;
union cvmx_smix_rd_dat smi_rd;
//如果C22條款， read操作時op為 01.
unsigned int op = 1; /* MDIO_CLAUSE_22_READ */
int timeout = 1000;
//寄存器是否滿足是否有C45 標志
if (regnum & MII_ADDR_C45) {
/*
如果是C45條款， 要先發送一個數據幀將寄存器地址寫入， 第二個數據幀才是read/write操作
octeon_mdiobus_c45_addr() 函數完成第一個數據幀的作用。
*/
int r = octeon_mdiobus_c45_addr(p, phy_id, regnum);
if (r < 0)
return r;
//將regnum處理後封裝到smi_cmd裡。
regnum = (regnum >> 16) & 0x1f;
//C45條款下read操作時op為11
op = 3; /* MDIO_CLAUSE_45_READ */
} else {
//C22條款下， 只需要將mdio配置為C22模式即可。
octeon_mdiobus_set_mode(p, C22);
}
smi_cmd.u64 = 0;
smi_cmd.s.phy_op = op; /* MDIO_CLAUSE_22_READ */
smi_cmd.s.phy_adr = phy_id;
smi_cmd.s.reg_adr = regnum;
/*
由於smi_cmd 是聯合體， 將smi_cmd.u64的數值傳給函數， 寄存器即可解析出op, phy_id, regnum等參數。
*/
cvmx_write_csr(p->register_base + SMI_CMD, smi_cmd.u64);
do {
//read之前等待1000個時鐘周期
__delay(1000);
// 讀取到寄存器的數值，保存到u64中。
smi_rd.u64 = cvmx_read_csr(p->register_base + SMI_RD_DAT);
} while (smi_rd.s.pending && --timeout);
//如果數據有效， 發送寄存器數值中去掉頭部信息的部分， 即u64中的有效載荷。
if (smi_rd.s.val)
return smi_rd.s.dat;
else
return -EIO;
}
smi 的write 操作原理同上。
附錄： dts 裡smi總線io地址資源描述
Dts裡的描述是根據cavium octeon datasheet來寫的， cavium octeon 關於smi 寄存器地址的定義是：
smi0從 0x0001180000001800到0x0001180000001828
smi 從0x0001180000001900
到0x0001180000001920
所以在描述reg地址范圍時， 要適當大於這個范圍， 但不能跟其他寄存器地址沖突。
smi0: mdio@1180000001800 {
compatible = "cavium,octeon-3860-mdio";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
reg = <0x11800 0x00001800 0x0 0x40>;
..
}
關於compatible 的描述， "cavium,octeon-3860-mdio";
cavium 表示了該smi0總線可以兼容“cavium, octeon-3860-mdio”設備, 內核啟動後， 會根據這個描述尋找對應的驅動。
smi1: mdio@1180000001900 {
compatible = "cavium,octeon-3860-mdio";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
reg = <0x11800 0x00001900 0x0 0x40>;
};
