摘要：MDC(Management Data Clock)为时钟，MDIO(Management Data Input/Output)为双向数据通信，
实际项目开发中，由于设计原因，会将phy的mdio引脚连接到SoC的2个空闲gpio上，
这样就无法通过Gmac自有的架构实现修改phy，
因此只能通过GPIO模拟的方式实现MDIO，
好在Linux支持MDIO via GPIO功能。
该功能需要用到内核驱动mdio-bitbang.c和mdio-gpio.c。
本例 ：
平台：复旦微kernel 版本：linux 4.14.55-xxxxxphy芯片yt8521phy连接到gmac0mdio总线连接到：gpioc 2portc 3SMI是MAC内核访问PHY寄存器接口，它由两根线组成，双工:
MDC(Management Data Clock)为时钟，MDIO(Management Data Input/Output)为双向数据通信，原理上跟I2C总线很类似，也可以通过总线访问多个不同的phy。
MDIO协议是以太网标准IEEE802.3中专门用于MAC和PYH之间管理的串行接口总线，该接口主要用于MAC控制器对PYH层的状态读取和设置（寄存器操作）、获取链路状态，控制物理层协商等操作。
两线制 ：MDC（时钟线）和MDIO（数据线）。分主从设备。时钟频率：2.5MHz通信方式：总线制，可同时接入的PHY数量为32个通过SMI接口，MAC芯片主动的轮询PHY层芯片，获得状态信息，并发出命令信息。其中主设备称作STA，从设备称作MDI，一个主设备可以对多个从设备进行命令读写操作。
在IEEE802.3协议中，把MDIO接口数据帧分为两种，一种是Clause22，另一种是Clause45。
前者主要用于百兆千兆以太网，后者用于千兆以上的以太网。
MDIO 接口的读写通信协议如下图所示：
CLAUSE22 数据帧协议
Preamble：32 位前导码，由 MAC 端发送 32 位逻辑“1”，用于同步 PHY 芯片。ST（Start of Frame）：2 位帧开始信号，用 01 表示。OP（Operation Code）：2 位操作码，读：10 写：01。PHYAD（PHY Address）：5 位 PHY 地址，用于表示与哪个 PHY 芯片通信，因此一个 MAC 上可以连 接多个 PHY 芯片。REGAD（Register Address）：5 位寄存器地址，可以表示共 32 位寄存器。TA（Turnaround）：2 位转向，在读命令中，MDIO 在此时由 MAC 驱动改为 PHY 驱动，在第一个 TA 位，MDIO 引脚为高阻状态，第二个 TA 位，PHY 将 MDIO 引脚拉低，准备发送数据；在写命令中，不需 要 MDIO 方向发生变化，MAC 固定输出 2’b10，随后开始写入数据。DATA：16 位数据，在读命令中，PHY 芯片将读到的对应 PHYAD 的 REGAD 寄存器的数据写到 DATA 中；在写命令中，PHY 芯片将接收到的 DATA 写入 REGAD 寄存器中。需要注意的是，在 DATA 传 输的过程中，高位在前，低位在后。IDLE：空闲状态，此时 MDIO 为无源驱动，处于高阻状态，但一般用上拉电阻使其上拉至高电平。波形举例向phy：3 寄存器0x00 写入 数据0x41403、Clause45
YT8521S是一款高度集成的以太网收发器，符合10BASE-Te、100BASE-TX和1000BASE-T IEEE 802.3标准。
1、引脚其中与mdio相关引脚：
14 MDC Management Data Clock15 MDIO Input/Output of Management Data.Pull up 3.3V/2.5V/1.8V for 3.3V/2.5V/1.8V I/O respectively2、模块图上升沿读数据，下降沿写数据
在这里插入图片描述
勾选 下面几项：
│ │ Bitbanged MDIO buses │ │ │ │ GPIO controlled MDIO bus multiplexers │ │ │ │ MMIO device-controlled MDIO bus multiplexers │ │ 2、移植设备树 aliases {…………mdio-gpio0 = &mdio0;};mdio0: mdio {compatible = "virtual,mdio-gpio";gpios = ,; #address-cells = ;#size-cells = ;phy0: ethernet-phy@7 {reg = ;yt,phy-delay = ;phy-connection-type = "rgmii-id";};};&gmac0 {status = "okay";phy-handle = ;};由设备树可知，
我们创建了1个独立的mdio设备节点，当用命令mdio修改phy时，就会根据gmac0的phy-handle，找到mdio0节点从而调用mdio-gpio驱动模块来配置phy：8521。下图，是phy直接连接到gmac0的mdio接口，mdio命令执行的通路：
下图是phy连接到gpio口，mdio命令执行的通路：
开机有以下log，说明驱动 移植成功：
# dmesg | grep MDIO[ 3.257270] libphy: GPIO Bitbanged MDIO: probed[ 3.274202] libphy: Fixed MDIO Bus: probed# cd /sys/class/mdio_bus/# lsfixed-0 gpio-0 stmmac-0 stmmac-1# cd gpio-0/# lsdevice gpio-0:03 of_node power subsystem uevent# cd gpio-0\:03/# lsattached_dev phy_has_fixups powerdriver phy_id subsystemof_node phy_interface uevent4、操作修改eth0为百兆速率，则设置Speed_Selection位为01，同时自动协商为Autoneg_En要禁用，即设置该寄存器值为0x2140：
# mdio eth0 0x00 0x2140write phy addr: 0x3 reg: 0x0 value : 0x2140抓取波形如下：
来源：一口Linux