以太网自协商机制-双绞线自协商案例设计（三）

FLP Burst内容编码—NextPage

NextPage有两大类（D13=1时为Messgage Page; D13=0时为Unformatted Page;）,编码格式分别如下图：

Message Page:

Unformatted Page:

在FLP突发中，D0应是传输的第一个比特。Message Page和Unformatted Page必须成对出现,Message Page在前，Unformatted Page在后（Null Message型除外，它无需携带Unformatted Page）。

Message Code Field

Unformatted Page的Unformatted Code Field 与Message Page的Message Code Field相关，故后面会结合具体的Message Code Field的详细讲解UnformattedCode Field。

Toggle

[T] =2b0 前一个FLP脉冲data为1,

=2b1 前一个FLP脉冲data为0，

该bit的作用是保持FLPBurst的直流平衡，防止出现连0或连1;

Acknowledge2

[ACK2] =2b0 不可以理解来自远端的NextPage,

=2b1 可以理解来自远端的NextPage;

Message Page

[MP] =2b0 Unformatted Page，

=2b1 Message Page;

Acknowledge

[ACK] =2b0 尚未收到来自远端的NextPage,

=2b1 已收到来自远端的NextPage;

Next Page

[NP] =2b0 当前NextPage页已是最后页,

=2b1 当前NextPage页不是最后页;

NextPage的使用规则

链路双方都支持NextPage时，方可执行NextPage交互。比如本端只支持BasePage，远端支持BasePage + NextPage_MP + NextPage_UP + NextPage_UP,此时远端的NextPage_MP和两个NextPage_UP的FLP Bursts永远不会被发出。

链路双发的NextPage的数量必须匹配。比如本端支持BasePage + NextPage_MP（Code8）+ NextPage_UP + NextPage_UP + NextPage_MP（Code10）+ NextPage_UP, 远端支持BasePage + NextPage_MP（Code8）+ NextPage_UP + NextPage_UP,此时远端NextPage的数量与本端NextPage的数量不匹配，故远端需要附加两个NextPage_MP（Code1NullMessage）补齐。

NextPage的应用实践

FLP Burst-NextPage交互应用于基于10M/100M/1000M的IEEE Clause 28 双绞线自协商。笔者以曾经实践过的Marvell公司的88e1111千兆PHY举例[与自协商相关的寄存器属于IEEE802.3标准寄存器，故不同厂家不同型号的PHY该部分实现大同小异]，与10M/100M/1000M自协商相关的7个寄存器内容分别如下：

ControlRegister – Copper Page 0, Register 0

该部分在“BasePage的应用实践”部分已详细阐述过，故这里就不再赘述；

ANAdvertisement Register – Copper Page 0, Register 4

该本地广告能力寄存器是10M/100M/1000M自协商的核心寄存器，该部分在“BasePage的应用实践”部分已详细阐述过，故这里就不再赘述；

Link PartnerAbility Register , Copper Page 0, Register 5

该本地广告能力寄存器是10M/100M/1000M自协商的核心寄存器，该部分在“BasePage的应用实践”部分已详细阐述过，故这里就不再赘述。

Next PageTransmit Register – CopperPage0, Register 7

该本地广告能力寄存器是10M/100M/1000M自协商的核心寄存器，该寄存器有两类用法：“硬件自动装载模式”和“软件手工装载模式”。当1000BASE-TControl Register Page 0, Register 9（后续会介绍）的bit9=1或者bit8=1时使用“硬件自动装载模式”；当1000BASE-T ControlRegister Page 0, Register 9（后续会介绍）的bit9=0且bit8=时使用“软件装载模式”；在实际使用时通常很少使用“软件手工装载模式”(可以协商厂家自定义的一些信息)，故这里就对“软件手工装载模式”不再赘述了。下面针对“硬件自动装载模式”进行现逐bit解释： bit15 Next Page 该bit为FLP Burst-NextPage的D15.NP。

当使用10M/100M/1000M自协商时（无EEE自协商时），第一个第二个NextPage时此bit为1，第三个NextPage时此bit为0；当使用10M/100M/1000M自协商时（有EEE自协商时），第一个第二个第三个第四个NextPage时此bit为1，第五个NextPage时此bit为0。此bit由PHY芯片硬件自协商状态机自动维护，软件无需设置此bit；

bit14 Reserved该bit为FLP Burst-NextPage的D14.Ack，该bit由PHY芯片硬件自协商状态机自动维护，软件无需设置此bit；

bit13 Message Page Mode 该bit为FLP Burst-NextPage的D13.MP。当使用10M/100M/1000M自协商时（无EEE自协商时），第一个NextPage时此bit为1，第二个第三个NextPage时此bit为0；当使用10M/100M/1000M自协商时（有EEE自协商时），第一个第四个NextPage时此bit为1，第二个第三个第五个NextPage时此bit为0。此bit由PHY芯片硬件自协商状态机自动维护，软件无需设置此bit；

bit12 Acknowledge2 该bit为FLP Burst-NextPage的D12.Ack2。此bit由PHY芯片硬件自协商状态机自动维护，软件无需设置此bit；

bit11 Toggle 该bit为FLP Burst-NextPage的D11.T。此bit由PHY芯片硬件自协商状态机自动维护，软件无需设置此bit；

bit[10:0] Message/Unformatted Field该bits为FLPBurst-NextPage的D10:D0。当使用10M/100M/1000M自协商时（无EEE自协商时），第一个NextPage时此bits为8，为1000BASE-Ttechnology message code，第二个第三个NextPage时此bits为10M/100M/1000M双绞线自协商核心内容，会在后续“10M/100M/1000M自协商基理”章节部分进行详细探讨；当使用10M/100M/1000M自协商时（有EEE自协商时），第一个NextPage时此bits为8，为1000BASE-Ttechnology message code，第四个NextPage时此bits为10，为EEEtechnology message code,第二个第三个第五个NextPage时此bits为10M/100M/1000M双绞线自协商核心内容，会在后续“10M/100M/1000M自协商基理”章节部分进行详细探讨；

写到这里，可能有小伙伴感到困惑。既然工作于“硬件自动装载模式”时该寄存器由PHY芯片硬件自协商状态机自动装载维护，软件无需设置。那该寄存器存在的意义是什么呢？答案是这样的，在正常自协商并最终双绞线链路双发建立正确连接，该寄存器确实没有存在的意义。但是因为某些环境因素造成自协商状态机无法正常结束时，此时软件通过周期性轮询读该寄存器结合输出打印信息，可以有助于网络管理人员分析自协商异常的原因，卡壳在哪个环节，进而对定位故障、解决故障大有益处。

Link PartnerNext Page Register – Copper Page 0, Register 8

该邻居广告能力状态寄存器是将远端发送的FLP Burst-NextPage的信息存储在本寄存器。如果自协商协商失败引起链路双方不能正常建立链接，相关驱动工程师可以利用本寄存器进行故障定位和分析。本寄存器bit定义与“Next Page Transmit Register”完全相同，故这里就不在赘述了。

1000BASE-T Control Register Page 0, Register 9

该本地1000BASE-T控制寄存器是10M/100M/1000M自协商的核心寄存器，现逐bit解释：

bit[15:13] Test Mode 该bits与示波器物理层测试相关，该功能与本自协商专题无关，这里不进行赘述；

bit12 MASTER/SLAVE Manual ConfigurationEnable该bit为FLP Burst-Unformatted_NextPage的UnformattedCode Field中相关bit。当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit即为第二个NextPage的D0.U0，该bit根据网络管理员的实际应用需求灵活设置（置1“强制主从配置模式”，置0“非强制主从配置模式”）；

bit11 MASTER/SLAVE Configuration Value该bit为FLPBurst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相关bit。当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit即为第二个NextPage的D1.U1，该bit根据网络管理员的实际应用需求灵活设置（置1“强制主从配置模式”且强制为主，置0“强制主从配置模式”且强制为从）；

bit10 Port Type该bit为FLPBurst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相关bit。当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit即为第二个NextPage的D2.U2，该bit根据网络管理员的实际应用需求灵活设置（置1“非强制主从配置模式”时优先为主，置0“非强制主从配置模式”时优先为从）；

bit9 1000BASE-T Full-Duplex该bit为FLPBurst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相关bit。当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit即为第二个NextPage的D3.U3，该bit根据网络管理员的实际应用需求灵活设置（置1有1000BASE-T 全双工能力，置0无1000BASE-T全双工能力）；

bit8 1000BASE-T Half-Duplex该bit为FLP Burst-Unformatted_NextPage的Unformatted Code Field中相关bit。当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit即为第二个NextPage的D4.U4，该bit根据网络管理员的实际应用需求灵活设置（置1有1000BASE-T 半双工能力，置0无1000BASE-T 半双工能力），因为1000BASE-T 半双工该物理层标准PHY芯片一般都不支持，故该bit实际上永远为0；

1000BASE-TStatus Register Page 0, Register 10

该1000BASE-T状态寄存器是10M/100M/1000M自协商的核心寄存器，现逐bit解释：

bit15 MASTER/SLAVE Configuration Fault当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit（状态1主从状态配置有错误，状态0主从状态配置无错误）。当自协商异常时，可以查看此bit状态，如果是1，通过调整“1000BASE-TControl Register Page 0, Register 9”的相关主从设置bit，可以解决该故障；

bit14 MASTER/SLAVE Configuration Resolution当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit（状态1本端自协商成“主”，状态0本端自协商成“从”）；

bit13 LocalReceiver Status当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit（状态1本地接收正常，状态0本地接收异常；

bit12 Remote ReceiverStatus当使用10M/100M/1000M自协商时，该bit（状态1远端接收正常，状态0远端接收异常；

bit[11:10] 是将远端发送的FLP Burst-NextPage的信息（U3,U4）存储在本寄存器。如果自协商协商失败从而造成链路双方不能正常建立链接，或者自协商成功但协商结果不符合预期。相关驱动工程师可以利用本寄存器进行故障定位和分析。

10M/100M/1000M双绞线自协商未完待续

审核编辑：刘清