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千兆以太网MII接口


千兆以太网 MII 接口类型主要有 GMII、RGMII、SGMII、TBI 和 RTBI 五种。 GMII 接(如下图 : 如下图): 如下图

与 MII 接口相比, GMII 的 TX/RX 数据宽度由 4 位变为 8 位, GMII 接口中的控制信号如 TX_ER、 TX_EN、 RX_ER、RX_DV、CRS 和 COL 的作用同 MII 接口中的一

样,发送参考时钟 GTX_CLK 和接收参考时钟 RX_CLK 的频率均为 125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。 在这里有一点需要特别说明下,那就是发送参考时钟 GTX_CLK,它和 MII 接口中的 TX_CLK 是不 同的, 接口中的 TX_CLK 是由 PHY 芯片提供给 MAC 芯片的, GMII 接口中的 GTX_CLK 是由 MAC MII 而 芯片提供给 PHY 芯片的。两者方向不一样。 在实际应用中,绝大多数 GMII 接口都是兼容 MII 接口的,所以,一般的 GMII 接口都有两个发送参 考时钟: TX_CLK 和 GTX_CLK(两者的方向是不一样的, 前面已经说过了), 在用作 MII 模式时, 使用 TX_CLK 和 8 根数据线中的 4 根。 RGMII 接口 如下图所示 : 接口(如下图所示 如下图所示):

RGMII 即 Reduced GMII,是 RGMII 的简化版本,将接口信号线数量从 24 根减少到 14 根(COL/CRS 端口状态指示信号,这里没有画出),时钟频率仍旧为 125MHz,TX/RX 数据宽度从 8 为变为 4 位,为了保 持 1000Mbps 的传输速率不变,RGMII 接口在时钟的上升沿和下降沿都采样数据。在参考时钟的上升沿发 送 GMII 接口中的 TXD[3:0]/RXD[3:0], 在参考时钟的下降沿发送 GMII 接口中的 TXD[7:4]/RXD[7:4]。 RGMI 同时也兼容 100Mbps 和 10Mbps 两种速率,此时参考时钟速率分别为 25MHz 和 2.5MHz。

TX_EN 信号线上传送 TX_EN 和 TX_ER 两种信息,在 TX_CLK 的上升沿发送 TX_EN,下降沿发送 TX_ER; 同样的, RX_DV 信号线上也传送 RX_DV 和 RX_ER 两种信息, RX_CLK 的上升沿发送 RX_DV, 在 下降沿发送 RX_ER。RGMII 的收发时序如下图所示(点击看大图):

SGMII 接口 如下图所示 : 接口(如下图所示 如下图所示):

SGMII 即 Serial GMII,串行 GMII,收发各一对差分信号线,时钟频率 625MHz,在时钟信号的上升 沿和下降沿均采样,参考时钟 RX_CLK 由 PHY 提供,是可选的,主要用于 MAC 侧没有时钟的情况,一 般情况下,RX_CLK 不使用。收发都可以从数据中恢复出时钟。 在 TXD 发送的串行数据中,每 8 比特数据会插入 TX_EN/TX_ER 两比特控制信息,同样,在 RXD 接收数据中,每 8 比特数据会插入 RX_DV/RX_ER 两比特控制信息,所以总的数据速率为 1.25Gbps=625Mbps*2. 其实,大多数 MAC 芯片的 SGMII 接口都可以配置成 SerDes 接口(在物理上完全兼容,只需配置寄存器即 可),直接外接光模块,而不需要 PHY 层芯片,此时时钟速率仍旧是 625MHz,不过此时跟 SGMII 接口不 同,SGMII 接口速率被提高到 1.25Gbps 是因为插入了控制信息,而 SerDes 端口速率被提高是因为进行了 8B/10B 变换, 本来 8B/10B 变换是 PHY 芯片的工作, SerDes 接口中, 在 因为外面不接 PHY 芯片, 此时 8B/10B

变换在 MAC 芯片中完成了。8B/10B 变换的主要作用是扰码,让信号中不出现过长的连“0”和连“1”情 况,影响时钟信息的提取,关于 8B/10B 变换知识,我后续会单独介绍。 TBI 接口(如下图所示 : 接口 如下图所示): 如下图所示

TBI 即 Ten Bit Interface 的意思,接口数据位宽由 GMII 接口的 8 位增加到 10 位,其实,TBI 接口跟 GMII 接口的差别不是很大,多出来的 2 位数据主要是因为在 TBI 接口下,MAC 芯片在将数据发给 PHY 芯片之 前进行了 8B/10B 变换(8B/10B 变换本是在 PHY 芯片中完成的,前面已经说过了),另外,RX_CLK+/-是从 接收数据中恢复出来的半频时钟,频率为 62.5MHz,RX_CLK+/-不是差分信号,而是两个独立的信号,两 者之间有 180 度的相位差,在这两个时钟的上升沿都采样数据。RX_CLK+/-也叫伪差分信号。除掉上面说 到的之外,剩下的信号都跟 GMII 接口中的相同。 大多数芯片的 TBI 接口和 GMII 接口兼容。在用作 TBI 接口时,CRS 和 COL 一般不用。 RTBI 接口 如下图所示 : 接口(如下图所示 如下图所示):

RTBI 即 Reduced TBI,简化版 TBI,接口数据位宽为 5bit,时钟频率为 125MHz,在时钟的上升沿和 下降沿都采样数据,同 RGMII 接口一样,TX_EN 线上会传送 TX_EN 和 TX_ER 两种信息,在时钟的上升 沿传 TX_EN,下降沿传 TX_ER;RX_DV 线上传送 RX_DV 和 RX_ER 两种信息,在 RX_CLK 上升沿传 RX_DV,下降沿传 RX_ER。


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