【以太网通信】PHY 芯片回环测试

PHY 芯片通常带有回环（Loopback）功能，用于 PHY 通信链路的测试。本文主要讨论三种常用 PHY 芯片的回环功能，并使用 Broadcom 的 B50612D 芯片进行 PHY 回环测试。

1 常见 PHY 的回环功能

KSZ9031 芯片支持以下两种回环模式：

本地 (数字) 回环模式用于检查 MAC 和 PHY 之间的发送与接收数据链路，支持三种速率（10/100/1000Mbps）与全双工模式。以太网帧由 MAC 端发出，PHY 芯片将接收到的帧发回 MAC 端。

通过配置寄存器 00h 和 09h，开启 Local (digital) loopback 功能，寄存器设定值及含义如下：

远端 (模拟) 回环模式用于检查差分线、RJ45 连接器或者以太网线缆的工作情况，只支持 1000M 全双工模式。

通过配置寄存器 00h 和 11h，开启 Remote (analog) loopback 功能，寄存器设定值及含义如下：

RTL8211Dx，RTL8211E(G)，RTL8211Fx 芯片只支持 PCS loopback 模式，类似前述 KSZ9031 芯片的本地 (数字) 回环模式，通过配置 Basic Mode Control 寄存器的 bit14 开启。

B50610，B50612 芯片支持以下三种回环模式：

在内回环模式下，PHY 将 RGMII TXD 端的数据包发回 RGMII RXD 端，差分端 TRD± 输出高阻态，外部过来的数据包会被忽略。这种模式类似 KSZ9031 芯片的本地 (数字) 回环模式。

对于外回环模式，MAC 向 PHY 发送的数据包经过 RJ45 连接器，重新发回 PHY，然后进入 MAC 端。

线回环模式主要用于测试 MDI 接口的工作情况，在这种模式下，PHY PCS 层可以配置为三态输出，也可以驱动 RGMII RXD 端。

本次测试所使用的 PHY 芯片为 Broadcom 的 B50612D，回环模式选择内回环模式。根据手册得知，开启内回环功能需要配置 PHY 内部寄存器 00h，将 bit14 置为 1.

内回环测试过程如下：

（1）FPGA 每隔 1s 产生一个测试帧，发送给 PHY；

（2）PHY 接收到测试帧，通过 RGMII RXD 端口回传给 FPGA；

（3）FPGA 接收到测试帧，解析并产生 UDP 应答帧；

（4）PHY 接收到 UDP 应答帧，再次回环给 FPGA，但由于远端和源端的 MAC 地址已交换，此时 FPGA 不应答。

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