PHY狀態機分析

来源:https://www.cnblogs.com/forwards/archive/2023/02/08/17101019.html
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PHY的12種狀態 enum phy_state { PHY_DOWN = 0, //關閉網卡 PHY_STARTING, //PHY設備準備好了，PHY driver尚為準備好 PHY_READY, //PHY設備註冊成功 PHY_PENDING, //PHY晶元掛起 PHY_UP, //開啟網卡 ...


PHY的12種狀態

enum phy_state {
	PHY_DOWN = 0, //關閉網卡
	PHY_STARTING, //PHY設備準備好了，PHY driver尚為準備好
	PHY_READY,       //PHY設備註冊成功
	PHY_PENDING,  //PHY晶元掛起
	PHY_UP,              //開啟網卡
	PHY_AN,             //網卡自協商
	PHY_RUNNING, //網卡已經插入網線並建立物理連接，該狀態可切換到PHY_CHANGELINK
	PHY_NOLINK,    //斷網，拔掉網線
	PHY_FORCING,//自動協商失敗，強制處理（讀phy狀態寄存器，設置速率，設置工作模式）
	PHY_CHANGELINK, //LINK檢查，當物理連接存在時切換到PHY_RUNING，物理連接不存在時切換到PHY_NOLINK
	PHY_HALTED,   //網卡關閉時，PHY掛起
	PHY_RESUMING //網卡開啟時，PHY恢復
};

PHY狀態機

PHY狀態切換圖
PHY指PHY晶元，負責數據傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態、時鐘基準、數據編碼和電路等,並向數據鏈路層設備提供標準介面。
MAC指MAC晶元，屬於數據鏈路層，提供定址機構、數據幀的構建、數據差錯檢查、傳送控制、向網路層提供標準的數據介面等功能。
PHY_DOWN: phy、phy driver、mac都沒準備好

  1. 如果phy driver被集成在內核中，PHY.probe後，phydev狀態為PHY_READY。
  2. 如果phy driver被未集成在內核中，PHY.probe後，phydev狀態為PHY_STARTING。

PHY_READY：phy、phy driver已經就緒，mac未準備好
當MAC層載入時，在PHY.start後，phydev狀態切換為PHY_UP。

PHY_STARTING：phy準備就緒，phy driver、mac未準備好

  1. 當MAC載入時，PHY.start後，phydev狀態為PHY_PENDING。
  2. 當phy driver載入時，phydev狀態為PHY_READY。

PHY_PENDING：phy、mac準備就緒,phy driver未準備好
當phy dirver載入後，phdev狀態為PHY_UP

上圖中0-->1-->2-->4、0-->2-->4代表phy、phy dirver、mac順序載入。
0-->1-->3-->4代表phy、mac、phy driver順序載入。

PHY_UP：phy、phy driver、mac準備就緒
當前狀態將啟動自動協商，若啟動成功則進入PHY_AN，若啟動失敗則進入PHY_FORCING。

PHY_AN：網卡自協商模式，檢測自協商是否完成。
先判斷物理鏈路的狀態，如果未LINK則進入PHY_NOLINK，如果LINK則判斷自協商是否完成，
自協商完成進入PHY_RUNNING，若自協商超時則重新開啟自協商。

PHY_FORCING：強制協商
讀link和自協商狀態寄存器，如果狀態正常則進入PHY_RUNNING模式。

PHY_NOLINK：物理鏈路未連接
判斷物理鏈路狀態，如果LINK，再判斷是否支持自協商，若支持待自協商完成後進入PHY_RUNNING模式，
若不支持，直接進入PHY_RUNNING模式。若自協商處於掛起狀態，則進入PHY_AN模式。

PHY_RUNNING：正常運行中
獲取當前link狀態，當link狀態發生改變時，進入PHY_CHANGELINK模式。

PHY_CHANGELINK：檢查物理鏈路
物理鏈路link時，切換到PHY_RUNNING，非LINK時切換到PHY_NOLINK。

PHY_HALTED：網卡關閉phy_stop
掛起phy
PHY_RESUMING: 網卡啟用phy_start
恢復phy

phy_state_machine是PHY的狀態機函數

/**
 * phy_state_machine - Handle the state machine
 * @work: work_struct that describes the work to be done
 */
void phy_state_machine(struct work_struct *work)
{
	struct delayed_work *dwork = to_delayed_work(work);
	struct phy_device *phydev =
			container_of(dwork, struct phy_device, state_queue);
	bool needs_aneg = false, do_suspend = false;
	enum phy_state old_state;
	int err = 0;
	int old_link;

	mutex_lock(&phydev->lock);

	old_state = phydev->state;

	if (phydev->drv->link_change_notify)
		phydev->drv->link_change_notify(phydev);

	switch (phydev->state) {
	case PHY_DOWN:
	case PHY_STARTING:
	case PHY_READY:
	case PHY_PENDING:
		break;
	case PHY_UP:
		needs_aneg = true;

		phydev->link_timeout = PHY_AN_TIMEOUT;

		break;
	case PHY_AN:
		err = phy_read_status(phydev);
		if (err < 0)
			break;

		/* If the link is down, give up on negotiation for now */
		if (!phydev->link) {
			phydev->state = PHY_NOLINK;
			netif_carrier_off(phydev->attached_dev);
			phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);
			break;
		}

		/* Check if negotiation is done.  Break if there's an error */
		err = phy_aneg_done(phydev);
		if (err < 0)
			break;

		/* If AN is done, we're running */
		if (err > 0) {
			phydev->state = PHY_RUNNING;
			netif_carrier_on(phydev->attached_dev);
			phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);

		} else if (0 == phydev->link_timeout--)
			needs_aneg = true;
		break;
	case PHY_NOLINK:
		if (phy_interrupt_is_valid(phydev))
			break;

		err = phy_read_status(phydev);
		if (err)
			break;

		if (phydev->link) {
			if (AUTONEG_ENABLE == phydev->autoneg) {
				err = phy_aneg_done(phydev);
				if (err < 0)
					break;

				if (!err) {
					phydev->state = PHY_AN;
					phydev->link_timeout = PHY_AN_TIMEOUT;
					break;
				}
			}
			phydev->state = PHY_RUNNING;
			netif_carrier_on(phydev->attached_dev);
			phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);
		}
		break;
	case PHY_FORCING:
		err = genphy_update_link(phydev);
		if (err)
			break;

		if (phydev->link) {
			phydev->state = PHY_RUNNING;
			netif_carrier_on(phydev->attached_dev);
		} else {
			if (0 == phydev->link_timeout--)
				needs_aneg = true;
		}

		phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);
		break;
	case PHY_RUNNING:
		/* Only register a CHANGE if we are polling or ignoring
		 * interrupts and link changed since latest checking.
		 */
		if (!phy_interrupt_is_valid(phydev)) {
			old_link = phydev->link;
			err = phy_read_status(phydev);
			if (err)
				break;

			if (old_link != phydev->link)
				phydev->state = PHY_CHANGELINK;
		}
		/*
		 * Failsafe: check that nobody set phydev->link=0 between two
		 * poll cycles, otherwise we won't leave RUNNING state as long
		 * as link remains down.
		 */
		if (!phydev->link && phydev->state == PHY_RUNNING) {
			phydev->state = PHY_CHANGELINK;
			dev_err(&phydev->dev, "no link in PHY_RUNNING\n");
		}
		break;
	case PHY_CHANGELINK:
		err = phy_read_status(phydev);
		if (err)
			break;

		if (phydev->link) {
			phydev->state = PHY_RUNNING;
			netif_carrier_on(phydev->attached_dev);
		} else {
			phydev->state = PHY_NOLINK;
			netif_carrier_off(phydev->attached_dev);
		}

		phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);

		if (phy_interrupt_is_valid(phydev))
			err = phy_config_interrupt(phydev,
						   PHY_INTERRUPT_ENABLED);
		break;
	case PHY_HALTED:
		if (phydev->link) {
			phydev->link = 0;
			netif_carrier_off(phydev->attached_dev);
			phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);
			do_suspend = true;
		}
		break;
	case PHY_RESUMING:
		if (AUTONEG_ENABLE == phydev->autoneg) {
			err = phy_aneg_done(phydev);
			if (err < 0)
				break;

			/* err > 0 if AN is done.
			 * Otherwise, it's 0, and we're  still waiting for AN
			 */
			if (err > 0) {
				err = phy_read_status(phydev);
				if (err)
					break;

				if (phydev->link) {
					phydev->state = PHY_RUNNING;
					netif_carrier_on(phydev->attached_dev);
				} else	{
					phydev->state = PHY_NOLINK;
				}
				phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);
			} else {
				phydev->state = PHY_AN;
				phydev->link_timeout = PHY_AN_TIMEOUT;
			}
		} else {
			err = phy_read_status(phydev);
			if (err)
				break;

			if (phydev->link) {
				phydev->state = PHY_RUNNING;
				netif_carrier_on(phydev->attached_dev);
			} else	{
				phydev->state = PHY_NOLINK;
			}
			phydev->adjust_link(phydev->attached_dev);
		}
		break;
	}

	mutex_unlock(&phydev->lock);

	if (needs_aneg)
		err = phy_start_aneg(phydev);
	else if (do_suspend)
		phy_suspend(phydev);

	if (err < 0)
		phy_error(phydev);

	dev_dbg(&phydev->dev, "PHY state change %s -> %s\n",
		phy_state_to_str(old_state), phy_state_to_str(phydev->state));

	queue_delayed_work(system_power_efficient_wq, &phydev->state_queue,
			   PHY_STATE_TIME * HZ);
}

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