聊一聊以太網(wǎng)的各個接口

.當(dāng)今，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，采用以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制方面的應(yīng)用，成為了電子系統(tǒng)設(shè)計的熱點。以太網(wǎng)具有價格低廉、穩(wěn)定可靠、傳輸速度快、傳輸距離遠等特點，以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成熟，具有很高的性價比。采用以太網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備，可以通過TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸，不需要進行傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，使用和維護設(shè)備簡單。隨著技術(shù)的發(fā)展和各類應(yīng)用的需求，出現(xiàn)了各種以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbit/s）、百兆以太網(wǎng)（100Mbit/s）、千兆以太網(wǎng)（1000Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太網(wǎng)。不同類型的以太網(wǎng)有其各自需要遵循的標(biāo)準(zhǔn)，同時其所用的傳輸介質(zhì)以及數(shù)據(jù)吞吐量也各不相同。

千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為新一代的高速以太網(wǎng)技術(shù)，它可以提供1Gbps的通信帶寬，采用和傳統(tǒng)10M、100M以太網(wǎng)同樣的CSMA/CD協(xié)議、幀格式和幀長、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)，給用戶帶來了提高核心網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案，這種解決方案的最大優(yōu)點是繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)價格便宜的特點。

對于學(xué)習(xí)者而言，你就是要搞清楚弄明白以太網(wǎng)如何去實現(xiàn)，在實際操作中怎么去做，從這個角度出發(fā)的話，你就會發(fā)現(xiàn)其實沒那么復(fù)雜，這就是說起來沒那么難。那真正實現(xiàn)起來，到具體的各個接口以及細(xì)節(jié)的調(diào)試以及調(diào)通，你會發(fā)現(xiàn)還是比較燒腦的。所以呢，咱們先來聊一聊以太網(wǎng)的各個接口，從大體框架來分析如何去學(xué)習(xí)。

先說百兆網(wǎng)，百兆網(wǎng)的接口一般為MII（Media Independent Interface），當(dāng)然10M網(wǎng)用的也是MII接口。

在百兆網(wǎng)模式下，其RXCLK的周期為40ns，也就是25M，數(shù)據(jù)端口RXD只用了4根線RXD[3:0]，然后25M*4 = 100M，這樣算出來，就是100M的速率了。

MII接口

通信速率10M/100M（百兆以太網(wǎng)的通信接口）

ETH_RXC：PHY側(cè)輸出給MAC的以太網(wǎng)的接受時鐘

ETH_RXDV：PHY側(cè)輸出給MAC的接收有效信號

ETH_RXER：PHY側(cè)輸出給MAC的接收錯誤信號

ETH_RXD：PHY側(cè)輸出給MAC的4位接收數(shù)據(jù)

只有當(dāng)ETH_RXDV為高電平，ETH_RXER為低電平時，這時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)才是有效數(shù)據(jù)

ETH_TXC：發(fā)射時鐘同樣是有PHY芯片提供給MAC的

ETH_TXEN：MAC提供給PHY芯片的發(fā)送使能信號

ETH_TXER：MAC提供給PHY芯片的發(fā)送錯誤指示信號

ETH_TXD：MAC提供給PHY芯片的待發(fā)送的4位數(shù)據(jù)

只有當(dāng)ETH_TXEN為高電平，ETH_TXER為低電平時，這時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)才是有效數(shù)據(jù)

10M：時鐘為2.5MHz，單沿采樣；100M：時鐘為25MHz，單沿采樣

RMII接口（Reduced MII）

通信速率為10M/100M

發(fā)送數(shù)據(jù)核接收數(shù)據(jù)都是兩位的；

參考時鐘通常是由外部晶振提供給MAC側(cè)或PHY芯片的；

CRS和DV信號復(fù)用一個端口；

10M：時鐘為5M，單沿采樣；100M：時鐘為50M，單沿采樣

接著再來說一下千兆網(wǎng)，千兆網(wǎng)的接口，就目前接觸比較多的接口有3種，GMII，RGMII和SGMII。

先說GMII，RxClk的周期為8ns，也就是125M，數(shù)據(jù)端口使用了8bit，125M*8 = 1000M，速率就是千兆網(wǎng)了。

通信速率1G/100M/10M

與MII接口相比，TXC由MAC側(cè)產(chǎn)生（原圖中畫錯了），并且將數(shù)據(jù)位寬從4位提高到了8位；

10M：時鐘為2.5M，單沿采樣，只用到了4位；100M：時鐘為25M，單沿采樣，只用到了4位；1G：時鐘為125M，單沿采樣

還有RGMII，其時鐘頻率也為125M，但是它只使用了4個線，不過，RGMII使用的是雙沿模式，也就是DDR模式，在時鐘的上下沿都可以傳送數(shù)據(jù)。這樣算的話，125M*4*2 = 1000M，還是千兆網(wǎng)。RGMII與GMII主要的區(qū)別就是雙沿采樣與單沿采樣。

通信速率為1G/100M/10M

TXC由MAC側(cè)產(chǎn)生；

將RXDV和RXER信號集成到了RXCTL上，時鐘上升沿采到的是RXDV，下降沿采到的是RXDV^RXER（異或）；

將TXEN和TXER信號集成到了TXCTL上，時鐘上升沿采到的是TXEN，下降沿采到的是TXEN^TXER（異或）；

數(shù)據(jù)位寬由8位減少到了4位；

1G：時鐘為125M，雙沿采樣；100M：時鐘為25M，單沿采樣；10M：時鐘為2.5M，單沿采樣

之后還有SGMII，全稱為Serial Gigabit Media Independent Interface，也就是串行的以太網(wǎng)接口。MII，GMII還是RGMII，都是使用并行接口，而且還需要隨路時鐘，而SGMII只需要2組線，一組是發(fā)送，一組是接收，當(dāng)然一組線由兩根差分線組成。SGMII_TXP/N，SGMII_RXP/N；SGMII也是需要8/10B編碼。這樣在PCB布線時，就可以節(jié)省一些布線的空間。

審核編輯：劉清