千兆网口插上能通信,连接速度却只有100Mbps
网口灯亮、设备能通信,并不说明千兆链路已经建立。标称千兆的PHY只协商到100Mbps时,先核对PHY配置、四对网线及磁性器件,别急着从上层软件找原因。
网线插上,Link灯亮,Ping也没问题,界面却显示100Mbps。设备说明书明明写的是千兆网口。这个现象挺有迷惑性:它不是完全不通,所以很容易被当成网速慢或者驱动程序的问题。
先说一个判断:能建立100Mbps链路,至少说明有一部分物理通道可以工作;但这并不能证明千兆需要的全部通道都正常。
01 千兆和百兆,对网线的要求不一样
常见100BASE-TX使用两对线,1000BASE-T则使用四对双绞线同时传输。也就是说,A、B两对正常,网口就可能以百兆通信;到了千兆,另外两对线或者对应的磁性器件出了问题,就可能协商失败。
有些PHY支持“Downshift”功能:尝试千兆若干次不成功后,回退到100Mbps,以保证连接至少还能使用。看到100Mbps,不能马上说芯片坏了,有可能它恰好在按设计工作。不同芯片的回退策略不一样,得看具体型号的数据手册。

图1:TI DP83867相关磁性器件连接示例,图中可以看到千兆接口使用四对差分通道。
02 拿一根确认支持千兆的网线先排除外部条件
硬件调试时,最划算的第一步通常不是开示波器,而是换一根已经验证过的八芯网线,再换一个确定支持千兆的交换机端口。必要时用另一台正常设备交叉验证。
别忘了有些成品网线看着有八个触点,实际压接质量或者内部芯线情况却未必合格。若换线和对端设备后就恢复千兆,原板至少不用立刻返修。
03 从PHY到RJ45,四组通道都要核对
外部条件没问题,再沿着PHY、网络变压器、RJ45接口查一遍。重点核对四对差分通道的引脚映射、焊点、磁性器件型号和连接方式。
尤其是用了带变压器RJ45座的设计:外形和引脚数量接近,不代表内部磁性器件就是千兆规格。用到只支持10/100M的器件,或者某一对接错、开路,都可能让千兆协商过不去。
图2:一种千兆磁性RJ45接口内部四组变压器结构。实际设计须核对所选器件规格。
这里还要区分“线对顺序错误”和“线对内部极性”。不少PHY具有自动极性、Auto-MDIX等能力,但不能据此认为随便对调所有连线都没有影响。连接关系还是以PHY及磁性器件资料为准。
04 有条件的话,读一读PHY状态寄存器
只看操作系统显示的100Mbps还不够。能通过MDIO读寄存器,就查当前协商能力、对端宣告能力、最终链路速度,以及是否触发了回退。这样能区分“本来只宣告百兆”和“尝试千兆失败后退回百兆”。
有些芯片还带线缆诊断或TDR功能,能辅助查开路、短路、线对异常。不过这些寄存器及诊断功能的定义不完全统一,不能拿另一颗PHY的寄存器地址直接照搬。

图3:TI工程师讨论中的四对通道连接原理图,可用于对照PHY与网络变压器的引脚关系。
05 软件配置也可能把速度锁在100Mbps
如果四对通道和磁性器件都确认没有明显问题,就要回头查PHY启动配置、Strap电阻、自动协商使能、驱动里宣告的能力,以及MAC接口模式。硬件本来能跑千兆,配置却只宣告百兆,协商结果自然上不去。
把排查顺序安排好会省很多时间:先看对端与网线,再看四对物理通道,最后结合寄存器追配置。上来就大改RGMII时序,可能改了半天还没碰到真正的故障位置。
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