Entrada / Salida de Datos de Gestión (MDIO)
La Entrada / Salida de Datos de Gestión (MDIO) es un bus serie de 2 hilos que se utiliza para gestionar los PHYs o dispositivos de capa física en los Controladores de Acceso a Medios (MACs) de los dispositivos Gigabit Ethernet. La gestión de estos PHYs se basa en acceder y modificar sus distintos registros.
MDIO se definió originalmente en la sección 22 de la RFC802.3 del IEEE. En la especificación original, una única interfaz MDIO puede acceder hasta a 32 registros en 32 dispositivos PHY diferentes. Estos registros proporcionan información de estado y control como: Estado del enlace, capacidad y selección de velocidad, desconexión por bajo consumo, modo dúplex (completo o medio), autonegociación, señalización de errores y loopback.
Para satisfacer las crecientes demandas de los dispositivos 10 Gigabit Ethernet, en la Sección 45 de la especificación 802.3ae se han incluido las siguientes adiciones a MDIO:
- Acceso a 65.536 registros en 32 dispositivos diferentes en 32 puertos diferentes
- Código OP y código ST adicionales para acceder al registro de direcciones indirectas para 10 Gigabit Ethernet
- Señalización de error de extremo a extremo
- Múltiples puntos de bucle de retorno
- Especificación eléctrica de baja tensión
Función teórica
El bus MDIO tiene dos señales: Reloj de Datos de Gestión (MDC) y Entrada / Salida de Datos de Gestión (MDIO).
MDIO tiene una terminología específica para definir los distintos dispositivos del bus. El dispositivo que controla el bus MDIO se identifica como Entidad de Gestión de la Estación (STA). Los dispositivos de destino gestionados por el MDC se denominan Dispositivos Gestionables MDIO (MMD).
La STA inicia toda la comunicación en MDIO y es responsable de conducir el reloj en MDC. El MDC tiene una frecuencia de hasta 2,5 MHz.
Cláusula 22
La Sección 22 define el formato de trama básico para la comunicación MDIO (Figura Enlaces), que se compone de los siguientes elementos.
| ST | 2 bits | Inicio de trama (01 para cláusula 22) |
| OP | 2 bits | Código OP |
| PHYADRESS | 5 bits | Dirección PHY |
| REGADRESS | 5 bits | Dirección del registro |
| TA | 2 bits | Tiempo de respuesta para cambiar la propiedad del bus de STA a MMD si es necesario |
| DATOS | 16 bits | Datos Impulsados por STA durante la escritura Impulsados por MMD durante la lectura |
El formato de trama sólo permite un número de 5 bits tanto para la dirección PHY como para la dirección de registro, lo que limita el número de MMD con los que puede interactuar el STA. Además, la cláusula 22 MDIO sólo admite dispositivos tolerantes a 5 V y no tiene una opción de bajo voltaje.
Cláusula45
Para subsanar las deficiencias de la cláusula 22, se ha añadido la cláusula 45 a la especificación 802.3. La cláusula 45 añade compatibilidad con dispositivos de baja tensión de hasta 1,2 V y amplía el formato de trama (Figura 14) para permitir el acceso a muchos más dispositivos y registros. Algunos de los elementos de la trama ampliada son similares a los de la trama de datos básica:
| ST | 2 bits | Inicio de trama (00 para cláusula 45) |
| OP | 2 bits | Código OP |
| PHYADR | 5 bits | Dirección PHY |
| DEVTYPE | 5 bits | Tipo de dispositivo |
| TA | 2 bits | Tiempo de respuesta para cambiar la propiedad del bus de STA a MMD si es necesario |
| ADDR/DATA | 16 bits | Dirección o datos Accionado por STA para dirección Accionado por STA durante escritura Accionado por MMD durante lectura Accionado por MMD durante lectura-incremento-dirección |
El cambio más importante de la cláusula 45 es el acceso a los registros. En la cláusula 22, una sola trama especificaba tanto la dirección como los datos que se iban a leer o escribir. La cláusula 45 cambia este paradigma. Primero se envía una trama de dirección para especificar el MMD y el registro. A continuación, se envía una segunda trama para realizar la lectura o escritura.
Añadir este acceso de dos ciclos tiene la ventaja de que la cláusula 45 es compatible con la cláusula 22, lo que permite que los dispositivos interactúen entre sí. En segundo lugar, la creación de una trama de direcciones aumenta el espacio de direcciones de registro de 5 a 16 bits, lo que permite a un STA acceder a 65.536 registros diferentes.
Para conseguirlo, se han introducido varios cambios en la composición del marco de datos. Se define un nuevo código ST (00) para identificar los marcos de datos de la cláusula 45. Los códigos OP se han ampliado para especificar una trama de direcciones, una trama de escritura, una trama de lectura o una trama de direcciones de incremento para lectura y relectura. Como la dirección de registro ya no es necesaria, este campo se sustituye por DEVTYPE para indicar el tipo de dispositivo de destino. El tipo de dispositivo ampliado permite a la STA acceder a otros dispositivos además de los PHY.
Analizador de protocolos MDIO
Para depurar un sistema, un analizador de protocolos suele ser la mejor solución para detectar y corregir errores rápidamente. Para el protocolo MDIO, el Analizador de Protocolos Beagle I2C/SPI/MDIO de Total Phase es la mejor solución. Permite al usuario controlar el bus sin distorsiones. Tras conectar el Analizador de protocolo MDIO Beagle al PC mediante USB, se puede supervisar y analizar el tráfico del bus con el software asociado (Centro de datos). El analizador de protocolos MDIO dispone de una memoria interna en la que se registran todos los datos entrantes y se pueden visualizar en tiempo real como el único analizador de protocolos disponible en el mercado
