千兆以太網(6):以太網接口詳細介紹(轉)


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原文作者:o倚樓聽風雨o

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  MII (Media Independent Interface(介質無關接口)或稱為媒體獨立接口,它是IEEE-802.3定義的以太網行業標准。它包括一個數據接口和一個MAC和PHY之間的管理接口。“媒體獨立”表明在不對MAC硬件重新設計或替換的情況下,任何類型的PHY設備都可以正常工作。MII接口的類型有很多,常用的有MII、RMII、SMII、SSMII、SSSMII、GMII、RGMII、SGMII,下面對它們進行一一介紹。

一、MII

   MII接口共有 16 根線,說明如下:

 

二、RMII

   RMII 即 Reduced MII,是MII的簡化板,連線數量由MII的16根減少為8根,說明如下:

   在100Mbps速率時,TX/RX每個時鍾周期采樣一個數據;在10Mbps速率時,TX/RX每隔10個周期采樣一個數據,因而TX/RX數據需要在數據線上保留10個周期,相當於一個數據發送10次。
  當PHY層芯片收到有效的載波信號后,CRS_DV信號變為有效,此時如果FIFO中還沒有數據,則它會發送出全0的數據給MAC,然后當FIFO中填入有效的數據幀,數據幀的開頭是“101010—”交叉的前導碼,當數據中出現“01”的比特時,代表正式數據傳輸開始,MAC芯片檢測到這一變化,從而開始接收數據。
  當外部載波信號消失后,CRS_DV會變為無效,但如果FIFO中還有數據要發送時,CRS_DV在下一周期又會變為有效,然后再無效再有效,直到FIFO中數據發送完為止。在接收過程中如果出現無效的載波信號或者無效的數據編碼,則RX_ER會變為有效,表示物理層芯片接收出錯。

 

三、SMII

   SMII即Serial MII,串行MII的意思,跟RMII相比,連線進一步減少到4根,說明如下:

   TXD/RXD以10比特為一組,以SYNC為高電平來指示一組數據的開始,在SYNC變高后的10個時鍾周期內,TXD上依次輸出的數據是:TXD[7:0]、TX_EN、TX_ER,控制信號的含義與MII接口中的相同;RXD上依次輸出的數據是:RXD[7:0]、RX_DV、CRS,RXD[7:0]的含義與RX_DV有關,當RX_DV為有效時(高電平),RXD[7:0]上傳輸的是物理層接收的數據。當RX_DV為無效時(低電平),RXD[7:0]上傳輸的是物理層的狀態信息數據。見下表:

   當速率為10Mbps時,每一組數據要重復10次,MAC/PHY芯片每10個周期采樣一次。MAC/PHY芯片在接收到數據后會進行串/並轉換。

 

四、SSMII

   SSMII即Serial Sync MII,叫串行同步接口,跟SMII接口很類似,只是收發使用獨立的參考時鍾和同步時鍾,不再像SMII那樣收發共用參考時鍾和同步時鍾,傳輸距離比SMII更遠。說明如下:

 

 五、SSSMII

   SSSMII即Source Sync Serial MII,叫源同步串行MII接口,SSSMII與SSMII的區別在於參考時鍾和同步時鍾的方向,SSMII的TX/RX參考時鍾和同步時鍾都是由PHY芯片提供的,而SSSMII的TX參考時鍾和同步時鍾是由MAC芯片提供的,RX參考時鍾和同步時鍾是由PHY芯片提供的,所以顧名思義叫源同步串行。說明如下:

 

六、GMII

   與MII接口相比,GMII的數據寬度由4位變為8位,在實際應用中,絕大多數GMII接口都是兼容MII接口的,所以,一般的GMII接口都有兩個發送參考時鍾:TX_CLK和GTX_CLK(兩者的方向是不一樣的,前面已經說過了),在用作MII模式時,使用TX_CLK和8根數據線中的4根。說明如下:

 

七、RGMII

   RGMII即Reduced GMII,是RGMII的簡化版本,將接口信號線數量從24根減少到14根(COL/CRS端口狀態指示信號,這里沒有畫出),上升沿和下降沿都傳輸數據,說明如下:

 

 

  補充:很多接口的時鍾都是外部提供,如果那個時鍾引腳接的是 FPGA 的普通 IO 口,那么該時鍾的扇出會非常大,可以將該時鍾轉換為全局時鍾,例如 Quartus 中開發百兆網 MII 接口時,可以采用 Altclkctrl IP 將 RX_CLK 設置為全局時鍾,或者對時鍾添加一下約束,可以改善工程的時序。

 


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