MDIO 管理接口速记

资料来源：IEEE Std 802.3™-2018, IEEE Standard for Ethernet SECTION 2（Clause 22 管理帧等相关说明）。

MDIO 在做什么

MDIO（Management Data Input/Output） 是 MAC 与 PHY 之间的串行管理接口，配合 MDC（Management Data Clock） 在二者之间传送控制信息与状态（读/写 PHY 内部寄存器），与承载以太网帧的 MII/GMII/RGMII 数据通路是分开的。

MDC： 规范对最小时钟周期有要求（例如常见表述为最小周期约 400 ns，对应约 2.5 MHz 量级上限思路；具体实现以所用 PHY 与 MAC IP 手册为准）。

管理帧里各字段（名词）

以下位宽与 Clause 22 帧格式一致（读/写事务在 MDIO 上的比特顺序）。

字段	含义	位宽（典型）
PRE	Preamble：事务前在 MDIO 上保持高的一段序列，常见为 32 个 MDC 周期（32 bit）	32
IDLE	空闲：MDIO 为高阻，由 PHY 侧上拉为高；1 bit 量级描述的是进入帧前的空闲条件	1
ST	Start of frame：由低到高的跳变，起始帧，2 bit	2
OP	Operation code：读为 2'b10，写为 2'b01	2
PHYAD	PHY Address：总线上多颗 PHY / 多端口时的 PHY 编号	5
REGAD	Register Address：目标 PHY 内寄存器索引；其中许多为 802.3 公共定义	5
TA	Turnaround：周转区间，避免多驱动冲突，2 bit（读事务中主机与 PHY 切换驱动）	2
DATA	16 bit 数据	16

软件侧：通过 MAC 侧 CSR 发起一次读

MAC 侧通常会暴露一组 CSR（控制/状态寄存器），由软件写入 PHY 地址、寄存器地址、分频、命令位 等，硬件在 MDIO/MDC 上自动拼出符合 Clause 22 的波形。
基地址与寄存器排布因芯片而异，下文中不写出具体 SoC 的物理基址，统一用符号 BASE 表示「该以太网 MAC/MDIO 控制器在系统地址映射中的基地址」；偏移 0x200 / 0x204 仅示意「控制寄存器 / 数据寄存器」的相对关系，实现时请以你所用手册的绝对地址与位域为准。

读写前一般需轮询 忙/闲 或 GB（GMII Busy 等命名因 IP 而异） 状态位，避免在上一次 MDIO 事务未完成时再次下发命令。

读操作流程（示例步骤）

以下 Address 均写作 BASE + 偏移；Bit 表示该 CSR 内的位域（示意，务必对照 TRM）。

1. 读 idle / busy 状态
   • Address: BASE + 0x200
   • Bit: [0]（或手册定义的 busy 位）
2. 写 REGAD：目标 PHY 内部寄存器地址
   • Address: BASE + 0x200
   • Bit: [20:16]（示意）
3. 写 PHYAD：总线上的 PHY 地址（单 MAC 多 PHY 时区分器件）
   • Address: BASE + 0x200
   • Bit: [25:21]（示意）
4. 配置 MDC 分频：相对 CSR 时钟的分频比
   • Address: BASE + 0x200
   • Bit: [11:8]（示意）
5. 写 GOC（GMII Operation Command，命名因 IP 而异）
   • Address: BASE + 0x200
   • Bit: [3:2]
   • 读命令：将 Bit2、Bit3 置为手册规定的读编码（原文示例为二者均置 1 表示读，以手册为准）
6. 置位 GB / Go：启动一次 MDIO 事务
   • Address: BASE + 0x200
   • Bit: [0]（示意）

7. 等待硬件完成：按手册要求插入延时或轮询 busy

8. 再次读 idle / busy，确认事务结束

9. 读 DATA
   • Address: BASE + 0x204
   • Bit: [15:0]

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小结： MDIO 帧字段由 802.3 约束；软件看到的是 MAC 侧 CSR，其 BASE 与位域完全依赖 SoC / IP。本文已隐去真实基地址，只保留「控制寄存器 + 数据寄存器」的相对偏移思路，避免与特定芯片绑定。