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發(fā)表于 2023-6-6 22:56:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
以太網(wǎng)口是我們?nèi)粘９こ讨谐Ｓ玫耐ㄐ沤涌�，以太網(wǎng)接口有很多種，本文將對(duì)常用以太網(wǎng)接口進(jìn)行科普介紹。
3 r5 m# u$ P9 `1 s2 H' p6 G; R1、GMII接口1.1 GMII接口概述GMII接口屬于源同步時(shí)鐘類型（時(shí)鐘與數(shù)據(jù)都是由同一芯片驅(qū)動(dòng)），時(shí)鐘速率125MHz，接口連接關(guān)系如圖1所示，22根線，其中TX_EN, TX_ER, TXD這些信號(hào)同步于TX_CLK；RX_DV, RX_ER,6 h- h, @4 z9 Y2 r5 W% m; Z
2 k! r/ B% I3 M9 M- J
圖1 GMII接口原理框圖- }7 @9 l3 v' ^# ^5 H- ?, {
RXD這些信號(hào)同步于RX_CLK。其它的兩個(gè)信號(hào)CRS, COL只用于半雙工模式，一般設(shè)計(jì)中不會(huì)用到，而且這兩個(gè)信號(hào)與時(shí)鐘是異步的，對(duì)這兩個(gè)信號(hào)不做要求。各信號(hào)說明見表1。+ O( v! u  o1 Z# o6 u' a7 V6 d
表1 UTOPIA LEVEL 2接口信號(hào)說明, _( j4 D! m) a/ @. s. P/ w. |
信號(hào)名稱5 q4 E# m8 A. p! ]9 l7 P
信號(hào)說明. M. k; t7 e) N4 R- D  s: ~! _' v1 C
TX_CLK1 y( ~9 V" E+ [" p) E# ~
發(fā)送方向時(shí)鐘信號(hào)& D6 t  S  C: c' r$ n; d3 {
TX_EN
/ {8 J( i. V5 i  l- [9 O: n0 ]& k		發(fā)送方向使能信號(hào)
5 b+ n7 w! e  a  a1 }
TX_ER
! L6 c5 g2 E$ |; w		發(fā)送方向錯(cuò)誤指示信號(hào). D# D& U! o1 O8 ^/ C9 p
TXD9 A0 L; N3 F/ Q- ~, w
發(fā)送方向數(shù)據(jù)信號(hào)! k2 L: q! J4 Y7 {- l1 ]$ C
RX_CLK. n5 a- b: {/ x! k( }# \, Z
接收方向時(shí)鐘信號(hào)
4 j- T8 V+ t" G8 u: k1 f
RX_DV. n7 j1 a7 S* M& w
接收方向使能信號(hào)! j7 }, g+ {3 f+ q5 n! }7 u& D
RX_ER
; o* {; p! l1 [$ q+ ~		接收方向錯(cuò)誤指示信號(hào)
4 z" w( C: |9 y' x3 S) S5 O
RXD
5 U4 F5 a- l9 K  h4 H9 t; r		接收方向數(shù)據(jù)信號(hào). E: ~5 W7 x- }" }2 ]
COL& j8 D! ^  l0 z0 M7 Q; Q7 t3 E. u
碰撞指示信號(hào)5 n4 w) ]% O$ E
CRS! X, }4 R) V2 k) m# f- V
載荷檢測(cè)信號(hào)
9 B- f/ w1 Z. E2 H) g8 B
1.2 設(shè)計(jì)原則1、要求同方向的時(shí)鐘數(shù)據(jù)嚴(yán)格等長，即TX_EN, TX_ER, TXD這些控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與TX_CLK等長；RX_DV, RX_ER, RXD這些控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與RX_CLK等長。一般設(shè)計(jì)中，要求控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)的長度差不大于1cm（約0.1ns）。3 X; v' G# Q! H2 F! o+ w
2、要求信號(hào)的發(fā)送端（包括時(shí)鐘/數(shù)據(jù)/控制信號(hào)）串接33歐姆電阻以減小反射，提高信號(hào)完整性。
* R* `; S, J0 `5 P0 P+ r3、信號(hào)走線中要注意保持阻抗的連續(xù)性，盡量減少過孔數(shù)量（一般過孔數(shù)量在3個(gè)以內(nèi)）
2 {2 h7 s: [/ o6 V! \% x* V4、因信號(hào)線較多，在布局允許情況下，PHY與MAC盡量靠近，減小高速信號(hào)受的串?dāng)_。: ?, |3 m6 ~- m# U
2、RGMII接口概述2.1 RGMII接口概述RGMII屬于源同步時(shí)鐘類型，最初是由HP制定的一個(gè)GMII精簡版專利標(biāo)準(zhǔn)，得到各大主流廠家的認(rèn)可，成為一個(gè)普遍應(yīng)用的關(guān)于xMII系列接口的標(biāo)準(zhǔn)。RGMII經(jīng)歷了1.0\1.1\1.2\1.2a\1.3\2.0幾個(gè)版本。從2.0版本開始支持HSTL，之前的版本支持2.5V CMOS。
0 K  t2 y0 K0 ~, h0 `4 Q/ gTXC/RXC時(shí)鐘頻率支持125MHz，25MHz,2.5MHz，可以適配1000M,100M,10M速率。在時(shí)鐘的上升沿和下降沿均進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，相比GMII接口，數(shù)據(jù)信號(hào)線收發(fā)方向各減半變?yōu)?根，信號(hào)線總共有12根。如圖2和表2說明。
8 M9 h$ M1 x2 y! _ ) }- ?5 V5 E2 V: F% P  X  ?
圖2 RGMII接口原理框圖
$ t  c0 f5 X9 P9 d表2 RGMII接口信號(hào)說明
0 h$ u- C5 v% e
信號(hào)1 \" \# E+ p0 L* n" h
方向5 O7 h1 v4 F- l: a) V1 ^* G2 l
說明: l. S, v* N+ ], m, ~! W8 s, e
TXC
$ A1 e: Y% G' v5 q% W- A		MAC-->PHY
+ A* b  B% m9 ]4 h		發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)
. v% Z1 G- @: e% o: P
TX[3:0]
, D1 }4 _* ]+ p! w		MAC-->PHY5 C0 w8 @+ H" j! L9 ?  \* l$ R
發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)
, Z( P# n7 |' r. \* |
TX_CTL
; e: H* O# g0 j& g' P		MAC-->PHY
/ c+ v! N. U: D) D# ]/ i. b		發(fā)送控制信號(hào)
  z  s+ m$ t4 Z8 @( s6 Y
RXC
- G7 a, P2 A0 a$ w( j		MAC7 I. X7 }" R7 M
接收時(shí)鐘信號(hào)* b3 q$ R3 g8 o; e' a0 p4 c
RX[3:0]
) o3 h6 g. u+ y# {0 m5 K, G		MAC
' a% q! M- z2 r6 g+ Q3 k; r2 Y- N		接收數(shù)據(jù)信號(hào)3 M6 f# J7 l" V3 x! V" @
RX_CTL3 b7 G4 W. F" u* b# o
MAC2 u+ L+ {+ I+ e% i
接收控制信號(hào)
' p, K3 p% w* p! I( _
2.2 設(shè)計(jì)原則1、要求同方向的時(shí)鐘數(shù)據(jù)嚴(yán)格等長，即TX_CTL，TXD這些控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與TXC等長；RX_CTL，RXD這些控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與RXC等長。一般設(shè)計(jì)中，要求控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)的長度差不大于0.5cm（約0.05ns）。1 m* S( P5 J& B; }
2、要求信號(hào)的發(fā)送端（包括時(shí)鐘/數(shù)據(jù)/控制信號(hào)）串接33歐姆電阻以減小反射，提高信號(hào)完整性。* z9 y" E1 H+ c5 H+ V
3、信號(hào)走線中要注意保持阻抗的連續(xù)性，盡量減少過孔數(shù)量（一般過孔數(shù)量在3個(gè)以內(nèi)）。
/ x# K8 Y; @/ K1 y& L# V" P- H4、因信號(hào)線較多，在布局允許情況下，PHY與MAC盡量靠近，減小高速信號(hào)受的串?dāng)_，線長最好小于4000mil。9 A# h2 {3 M% X: m5 ?
3、SS_SMII接口3.1 SS_SMII 接口概述SS_SMII（又叫S3MII）接口屬于源同步時(shí)鐘類型，接口原理框圖如圖3所示，時(shí)鐘速率125M Hz；信號(hào)與時(shí)鐘間的關(guān)系等同于GMII。3 j' y" n  b9 C. g; a9 n
6 e) h9 y2 r# b& O0 S, ~' s
圖3 S3MII接口原理框圖% t8 |( o4 B3 I& h3 r5 c' f6 Z
3.2 SS_SMII接口設(shè)計(jì)原則1、要求TX_SYNC, TXD信號(hào)與TX_CLK等長；RX_SYNC, RXD信號(hào)與RX_CLK等長。一般設(shè)計(jì)中，要求控制/數(shù)據(jù)信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)的長度差不大于1cm（約0.1ns）。4 y3 a# D  R$ j3 {
2、要求信號(hào)的發(fā)送端（包括時(shí)鐘/數(shù)據(jù)/控制信號(hào)）串接33歐姆電阻以減小反射，提高信號(hào)完整性。
( e/ W& M9 X( d- z9 ~3、信號(hào)走線中要注意保持阻抗的連續(xù)性，盡量減少過孔數(shù)量（一般過孔數(shù)量在3個(gè)以內(nèi)）。
: u8 h& x0 \" v, t2 H- N3 ^4、在時(shí)間允許的情況下，盡量對(duì)接口進(jìn)行仿真。' u; A! y* F+ V) m( k
4、SMII接口4.1 SMII接口概述SMII接口公共時(shí)鐘模型（兩端芯片的時(shí)鐘來自共同的時(shí)鐘BUFFER），時(shí)鐘速率125M Hz，接口原理框圖如圖4所示；并不要求數(shù)據(jù)線與時(shí)鐘等長。5 T; j4 M" F1 a4 q9 L
4.2 SMII接口設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)時(shí)可以先考慮使REFCLK1, REFCLK2等長。
  f! O, L' V- Y- G( S/ w5 V[/ol]
" d# q0 P1 k% P! |9 a- |' c / l% P7 y4 T& I  s- U; q! W* _
圖4 SMII接口原理框圖
2 |5 J' I& K8 |7 ~( b$ o2、要求SYNC，TXD，RXD這幾個(gè)信號(hào)走線盡量短；（從芯片資料理論上看出這些線3 e2 \& b5 b& t6 ^+ Q+ ]2 s) n
的最大長度為1.5ns，21cm；但由于芯片差異性較大，因此實(shí)際布線中盡量走短）。
4 w% H) p) r8 x要求信號(hào)的發(fā)送端（包括時(shí)鐘/數(shù)據(jù)/控制信號(hào)）串接33歐姆電阻以減小反射，提高信號(hào)完整性；: H2 Q5 z, d6 K8 u7 j- |/ X# K
信號(hào)走線中要注意保持阻抗的連續(xù)性，盡量減少過孔數(shù)量（一般過孔數(shù)量在3個(gè)以內(nèi)）。
8 m) ?8 u  ^# ^4 O. T; X1 Z[/ol]5、RMII接口5.1 RMII接口概述RMII接口屬于公共時(shí)鐘傳輸模型，時(shí)鐘速率50M Hz；并不要求數(shù)據(jù)線與時(shí)鐘等長。圖5所示為RMII接口的原理框圖。4 y2 P2 |& ^% m+ f

6 L# s6 y$ i& S+ z0 w% ]圖5 RMII接口原理框圖( m* L- F2 G- E; }
5.2 RMII接口設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)時(shí)可以先考慮使REFCLK1, REFCLK2等長。
- I; [4 Y7 m$ w- H& z要求其它的數(shù)據(jù)/控制信號(hào)走線盡量短；（RMII規(guī)范規(guī)定信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力在包含負(fù)載輸入電容情況下不小于12inch，也就是30cm；但由于芯片差異，實(shí)際布線情況下盡量短）。
6 s$ T9 v; K; V要求信號(hào)的發(fā)送端（包括時(shí)鐘/數(shù)據(jù)/控制信號(hào)）串接33歐姆電阻以減小反射，提高信號(hào)完整性。
* X* w7 u7 Z% W0 O* ]3 X[/ol]6、MII接口MII接口屬于公共時(shí)鐘傳輸模型，時(shí)鐘頻率25M（100M以太網(wǎng)）或2.5M（10M以太網(wǎng)）。兩個(gè)時(shí)鐘都是由Phy發(fā)送給MAC的。接口框圖如圖6所示。另外，該接口的其它兩個(gè)信號(hào)CRS、COL是異步信號(hào)，無特殊要求，故不在此圖中畫出。2 U2 X& I1 P8 M" g. r
對(duì)于MII信號(hào)，由于信號(hào)速率較低，因此在布線上無特殊要求，只要求Phy與MAC離的不要太遠(yuǎn)就可以了。
' Y& @1 j' Y% f% \
7 z5 g& E5 O8 }, @, I8 e圖6 MII接口原理框圖

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