以太網自協商機制-雙絞線自協商案例設計（三）

FLP Burst內容編碼—NextPage

NextPage有兩大類（D13=1時為Messgage Page; D13=0時為Unformatted Page;）,編碼格式分別如下圖：

Message Page:

Unformatted Page:

在FLP突發中，D0應是傳輸的第一個比特。Message Page和Unformatted Page必須成對出現,Message Page在前，Unformatted Page在后（Null Message型除外，它無需攜帶Unformatted Page）。

Message Code Field

Unformatted Page的Unformatted Code Field 與Message Page的Message Code Field相關，故后面會結合具體的Message Code Field的詳細講解UnformattedCode Field。

Toggle

[T] =2b0 前一個FLP脈沖data為1,

=2b1 前一個FLP脈沖data為0，

該bit的作用是保持FLPBurst的直流平衡，防止出現連0或連1;

Acknowledge2

[ACK2] =2b0 不可以理解來自遠端的NextPage,

=2b1 可以理解來自遠端的NextPage;

Message Page

[MP] =2b0 Unformatted Page，

=2b1 Message Page;

Acknowledge

[ACK] =2b0 尚未收到來自遠端的NextPage,

=2b1 已收到來自遠端的NextPage;

Next Page

[NP] =2b0 當前NextPage頁已是最后頁,

=2b1 當前NextPage頁不是最后頁;

NextPage的使用規則

鏈路雙方都支持NextPage時，方可執行NextPage交互。比如本端只支持BasePage，遠端支持BasePage + NextPage_MP + NextPage_UP + NextPage_UP,此時遠端的NextPage_MP和兩個NextPage_UP的FLP Bursts永遠不會被發出。

鏈路雙發的NextPage的數量必須匹配。比如本端支持BasePage + NextPage_MP（Code8）+ NextPage_UP + NextPage_UP + NextPage_MP（Code10）+ NextPage_UP, 遠端支持BasePage + NextPage_MP（Code8）+ NextPage_UP + NextPage_UP,此時遠端NextPage的數量與本端NextPage的數量不匹配，故遠端需要附加兩個NextPage_MP（Code1NullMessage）補齊。

NextPage的應用實踐

FLP Burst-NextPage交互應用于基于10M/100M/1000M的IEEE Clause 28 雙絞線自協商。筆者以曾經實踐過的Marvell公司的88e1111千兆PHY舉例[與自協商相關的寄存器屬于IEEE802.3標準寄存器，故不同廠家不同型號的PHY該部分實現大同小異]，與10M/100M/1000M自協商相關的7個寄存器內容分別如下：

ControlRegister – Copper Page 0, Register 0

該部分在“BasePage的應用實踐”部分已詳細闡述過，故這里就不再贅述；

ANAdvertisement Register – Copper Page 0, Register 4

該本地廣告能力寄存器是10M/100M/1000M自協商的核心寄存器，該部分在“BasePage的應用實踐”部分已詳細闡述過，故這里就不再贅述；

Link PartnerAbility Register , Copper Page 0, Register 5

該本地廣告能力寄存器是10M/100M/1000M自協商的核心寄存器，該部分在“BasePage的應用實踐”部分已詳細闡述過，故這里就不再贅述。

Next PageTransmit Register – CopperPage0, Register 7

該本地廣告能力寄存器是10M/100M/1000M自協商的核心寄存器，該寄存器有兩類用法：“硬件自動裝載模式”和“軟件手工裝載模式”。當1000BASE-TControl Register Page 0, Register 9（后續會介紹）的bit9=1或者bit8=1時使用“硬件自動裝載模式”；當1000BASE-T ControlRegister Page 0, Register 9（后續會介紹）的bit9=0且bit8=時使用“軟件裝載模式”；在實際使用時通常很少使用“軟件手工裝載模式”(可以協商廠家自定義的一些信息)，故這里就對“軟件手工裝載模式”不再贅述了。下面針對“硬件自動裝載模式”進行現逐bit解釋： bit15 Next Page 該bit為FLP Burst-NextPage的D15.NP。

當使用10M/100M/1000M自協商時（無EEE自協商時），第一個第二個NextPage時此bit為1，第三個NextPage時此bit為0；當使用10M/100M/1000M自協商時（有EEE自協商時），第一個第二個第三個第四個NextPage時此bit為1，第五個NextPage時此bit為0。此bit由PHY芯片硬件自協商狀態機自動維護，軟件無需設置此bit；

bit14 Reserved該bit為FLP Burst-NextPage的D14.Ack，該bit由PHY芯片硬件自協商狀態機自動維護，軟件無需設置此bit；

bit13 Message Page Mode 該bit為FLP Burst-NextPage的D13.MP。當使用10M/100M/1000M自協商時（無EEE自協商時），第一個NextPage時此bit為1，第二個第三個NextPage時此bit為0；當使用10M/100M/1000M自協商時（有EEE自協商時），第一個第四個NextPage時此bit為1，第二個第三個第五個NextPage時此bit為0。此bit由PHY芯片硬件自協商狀態機自動維護，軟件無需設置此bit；

bit12 Acknowledge2 該bit為FLP Burst-NextPage的D12.Ack2。此bit由PHY芯片硬件自協商狀態機自動維護，軟件無需設置此bit；

bit11 Toggle 該bit為FLP Burst-NextPage的D11.T。此bit由PHY芯片硬件自協商狀態機自動維護，軟件無需設置此bit；

bit[10:0] Message/Unformatted Field該bits為FLPBurst-NextPage的D10:D0。當使用10M/100M/1000M自協商時（無EEE自協商時），第一個NextPage時此bits為8，為1000BASE-Ttechnology message code，第二個第三個NextPage時此bits為10M/100M/1000M雙絞線自協商核心內容，會在后續“10M/100M/1000M自協商基理”章節部分進行詳細探討；當使用10M/100M/1000M自協商時（有EEE自協商時），第一個NextPage時此bits為8，為1000BASE-Ttechnology message code，第四個NextPage時此bits為10，為EEEtechnology message code,第二個第三個第五個NextPage時此bits為10M/100M/1000M雙絞線自協商核心內容，會在后續“10M/100M/1000M自協商基理”章節部分進行詳細探討；

寫到這里，可能有小伙伴感到困惑。既然工作于“硬件自動裝載模式”時該寄存器由PHY芯片硬件自協商狀態機自動裝載維護，軟件無需設置。那該寄存器存在的意義是什么呢？答案是這樣的，在正常自協商并最終雙絞線鏈路雙發建立正確連接，該寄存器確實沒有存在的意義。但是因為某些環境因素造成自協商狀態機無法正常結束時，此時軟件通過周期性輪詢讀該寄存器結合輸出打印信息，可以有助于網絡管理人員分析自協商異常的原因，卡殼在哪個環節，進而對定位故障、解決故障大有益處。

Link PartnerNext Page Register – Copper Page 0, Register 8

該鄰居廣告能力狀態寄存器是將遠端發送的FLP Burst-NextPage的信息存儲在本寄存器。如果自協商協商失敗引起鏈路雙方不能正常建立鏈接，相關驅動工程師可以利用本寄存器進行故障定位和分析。本寄存器bit定義與“Next Page Transmit Register”完全相同，故這里就不在贅述了。

1000BASE-T Control Register Page 0, Register 9

該本地1000BASE-T控制寄存器是10M/100M/1000M自協商的核心寄存器，現逐bit解釋：

bit[15:13] Test Mode 該bits與示波器物理層測試相關，該功能與本自協商專題無關，這里不進行贅述；

bit12 MASTER/SLAVE Manual ConfigurationEnable該bit為FLP Burst-Unformatted_NextPage的UnformattedCode Field中相關bit。當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit即為第二個NextPage的D0.U0，該bit根據網絡管理員的實際應用需求靈活設置（置1“強制主從配置模式”，置0“非強制主從配置模式”）；

bit11 MASTER/SLAVE Configuration Value該bit為FLPBurst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相關bit。當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit即為第二個NextPage的D1.U1，該bit根據網絡管理員的實際應用需求靈活設置（置1“強制主從配置模式”且強制為主，置0“強制主從配置模式”且強制為從）；

bit10 Port Type該bit為FLPBurst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相關bit。當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit即為第二個NextPage的D2.U2，該bit根據網絡管理員的實際應用需求靈活設置（置1“非強制主從配置模式”時優先為主，置0“非強制主從配置模式”時優先為從）；

bit9 1000BASE-T Full-Duplex該bit為FLPBurst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相關bit。當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit即為第二個NextPage的D3.U3，該bit根據網絡管理員的實際應用需求靈活設置（置1有1000BASE-T 全雙工能力，置0無1000BASE-T全雙工能力）；

bit8 1000BASE-T Half-Duplex該bit為FLP Burst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相關bit。當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit即為第二個NextPage的D4.U4，該bit根據網絡管理員的實際應用需求靈活設置（置1有1000BASE-T 半雙工能力，置0無1000BASE-T 半雙工能力），因為1000BASE-T 半雙工該物理層標準PHY芯片一般都不支持，故該bit實際上永遠為0；

1000BASE-TStatus Register Page 0, Register 10

該1000BASE-T狀態寄存器是10M/100M/1000M自協商的核心寄存器，現逐bit解釋：

bit15 MASTER/SLAVE Configuration Fault當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit（狀態1主從狀態配置有錯誤，狀態0主從狀態配置無錯誤）。當自協商異常時，可以查看此bit狀態，如果是1，通過調整“1000BASE-TControl Register Page 0, Register 9”的相關主從設置bit，可以解決該故障；

bit14 MASTER/SLAVE Configuration Resolution當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit（狀態1本端自協商成“主”，狀態0本端自協商成“從”）；

bit13 LocalReceiver Status當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit（狀態1本地接收正常，狀態0本地接收異常；

bit12 Remote ReceiverStatus當使用10M/100M/1000M自協商時，該bit（狀態1遠端接收正常，狀態0遠端接收異常；

bit[11:10] 是將遠端發送的FLP Burst-NextPage的信息（U3,U4）存儲在本寄存器。如果自協商協商失敗從而造成鏈路雙方不能正常建立鏈接，或者自協商成功但協商結果不符合預期。相關驅動工程師可以利用本寄存器進行故障定位和分析。

10M/100M/1000M雙絞線自協商未完待續

審核編輯：劉清