Ingresso/uscita dati di gestione (MDIO)
Il Management Data Input / Output (MDIO) è un bus seriale a 2 fili utilizzato per gestire i PHY o dispositivi di livello fisico nei Media Access Controller (MAC) dei dispositivi Gigabit Ethernet. La gestione di questi PHY si basa sull'accesso e sulla modifica dei loro registri.
MDIO è stato originariamente definito nella sezione 22 dell'IEEE RFC802.3. Nella specifica originale, una singola interfaccia MDIO può accedere a un massimo di 32 registri in 32 diversi dispositivi PHY. Questi registri forniscono informazioni di stato e di controllo come: Stato del collegamento, capacità e selezione della velocità, basso consumo, modalità duplex (full o half), auto-negoziazione, segnalazione di errori e loopback.
Per soddisfare le crescenti esigenze dei dispositivi 10 Gigabit Ethernet, nella sezione 45 della specifica 802.3ae sono state introdotte le seguenti aggiunte a MDIO:
- Accesso a 65.536 registri in 32 dispositivi diversi su 32 porte diverse
- Codice OP e codice ST aggiuntivi per l'accesso al registro degli indirizzi indiretti per 10 Gigabit Ethernet
- Segnalazione degli errori end-to-end
- Punti di loopback multipli
- Specifiche elettriche a bassa tensione
Funzione teorica
Il bus MDIO ha due segnali: Management Data Clock (MDC) e Management Data Input / Ouput (MDIO).
MDIO ha una terminologia specifica per definire i diversi dispositivi sul bus. Il dispositivo che controlla il bus MDIO è identificato come Station Management Entity (STA). I dispositivi di destinazione gestiti dall'MDC sono chiamati MDIO Manageable Devices (MMD).
Lo STA avvia tutte le comunicazioni in MDIO ed è responsabile della gestione del clock dell'MDC. L'MDC ha una frequenza massima di 2,5 MHz.
Clausola 22
La sezione 22 definisce il formato del frame di base per la comunicazione MDIO (Figura Links), che è composto dai seguenti elementi.
| ST | 2 bit | Inizio del frame (01 per la clausola 22) |
| OP | 2 bit | Codice OP |
| INDIRIZZO FISIOLOGICO | 5 bit | Indirizzo PHY |
| REGADRESS | 5 bit | Indirizzo del registro |
| TA | 2 bit | Tempo di transizione per cambiare la proprietà del bus da STA a MMD, se necessario |
| DATI | 16 bit | Dati Guidati da STA in scrittura Guidati da MMD in lettura |
Il formato del frame consente solo un numero di 5 bit sia per l'indirizzo PHY che per l'indirizzo del registro, il che limita il numero di MMD a cui lo STA può interfacciarsi. Inoltre, la clausola 22 MDIO supporta solo dispositivi con tolleranza a 5 V e non ha un'opzione a bassa tensione.
Clausola45
Per ovviare alle carenze della clausola 22, la clausola 45 è stata aggiunta alle specifiche 802.3. La clausola 45 ha aggiunto il supporto per i dispositivi a bassa tensione fino a 1,2 V e ha ampliato il formato del frame (Figura 14) per consentire l'accesso a molti più dispositivi e registri. Alcuni elementi del frame esteso sono simili al frame dei dati di base:
| ST | 2 bit | Inizio del frame (00 per la clausola 45) |
| OP | 2 bit | Codice OP |
| PHYADR | 5 bit | Indirizzo PHY |
| DEVTYPE | 5 bit | Tipo di dispositivo |
| TA | 2 bit | Tempo di transizione per cambiare la proprietà del bus da STA a MMD, se necessario |
| INDIRIZZO/DATI | 16 bit | Indirizzo o dati Azionato da STA per l'indirizzo Azionato da STA durante la scrittura Azionato da MMD durante la lettura Azionato da MMD durante la lettura-incremento-indirizzo |
La modifica più importante della sezione 45 riguarda l'accesso ai registri. Nella clausola 22, un singolo frame specificava sia l'indirizzo che i dati da leggere o scrivere. La clausola 45 cambia questo paradigma. Innanzitutto, viene inviato un frame di indirizzo per specificare il MMD e il registro. Successivamente viene inviato un secondo frame per eseguire la lettura o la scrittura.
L'aggiunta di questo accesso a due cicli ha il vantaggio che la clausola 45 è retrocompatibile con la clausola 22, consentendo ai dispositivi di interagire tra loro. In secondo luogo, la creazione di un frame di indirizzo aumenta lo spazio degli indirizzi dei registri da 5 bit a 16 bit, consentendo a uno STA di accedere a 65.536 registri diversi.
Per ottenere questo risultato, sono state apportate diverse modifiche alla composizione del frame di dati. Viene definito un nuovo codice ST (00) per identificare i data frame della clausola 45. I codici OP sono stati estesi per specificare un frame di indirizzo, un frame di scrittura, un frame di lettura o un frame di indirizzo di incremento per la lettura e la rilettura. Poiché l'indirizzo del registro non è più necessario, questo campo è sostituito da DEVTYPE per indicare il tipo di dispositivo di destinazione. Il tipo di dispositivo esteso permette allo STA di accedere ad altri dispositivi oltre ai PHY.
Analizzatore di protocollo MDIO
Per eseguire il debug di un sistema, un analizzatore di protocollo è spesso la soluzione migliore per individuare e risolvere rapidamente gli errori. Per il protocollo MDIO, l'analizzatore di protocollo Beagle I2C/SPI/MDIO di Total Phase è la soluzione migliore. Questo permette all'utente di monitorare il bus senza distorsioni. Dopo aver collegato l'analizzatore di protocollo Beagle MDIO al PC tramite USB, il traffico del bus può essere monitorato e analizzato con il software associato (Data Center). L'analizzatore di protocollo MDIO dispone di una memoria interna in cui vengono registrati tutti i dati in entrata e può essere visualizzato in tempo reale come l'unico analizzatore di protocollo disponibile sul mercato
