以太网GMII介绍

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1、接口以太网知识本文主要分析MII/RMII/SMII,以及GMII/RGMII/SGMII接口的信号定义，及相关知识，同时本文也对RJ-45接口进行了总结，分析了在10/100模式下和1000M模式下的连接方法。接口分析GMII接口提供了8位数据通道，125MHz的时钟速率，从而1000Mbps的数据传输速率。下图定义了RS层的输入输出信号以及STA的信号：图18ReconciliationSublayer(RS)andSTAconnectionstoGMII下面将详细介绍GMII接口的信号定义，时序特性等。由于GMII接口有MAC和PHY模式,因此，将会根据这两种不同的模式进行分析，同时还会

2、对RGMII/TBI/RTBI接口进行介绍。4.1GMII接口信号定义GMII接口可分为MAC模式和PHY模式，一般说来MAC和PHY对接，但是MAC和MAC也是可以对接的。在GMII接口中，它是用8根数据线来传送数据的，这样在传送1000M数据时，时钟就会125MHz。GMII接口主要包括四个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口，二是从物理层到MAC层的接收数据接口，三是从物理层到MAC层的状态指示信号，四是MAC层和物理层之间传送控制和状态信息的MDIO接口。GMII接口的MAC模式定义：注意在表7中，信号GTX_CLK对于MAC来说，此时是Output信号，这一点和Mil接口中的T

3、X_CLK的input特性不一致。GMil接口PHY模式定义：表8注意在表8中，信号GTX_CLK对于PHY来说，此时是input信号，这一点和Mil接口中的TX_CLK的Output特性不一致。4.2GMII接口时序特性在GMII接口中，TX通道参考时钟是GTX_CLK,RX通道参考时钟是RX_CLK,802.3-2005定义了它们之间的关系。图19GMIIsignaltimingatreceiverinput由图19可知，Spec只定义了TX通道和RX通道中接收端Setup时间和Hold时间。很明显，即该Spec只对TX通道上PHY这一侧的接收特性作了定义，而对TX通道MAC那一侧的发送特

4、性并没有定义。ICVendor可在TX通道那一侧的MAC的发送特性作适当调整，只要最终的时序满足TX通道上PHY这一侧的接收特性就可以。同样的道理，该Spec只对RX通道上MAC这一侧的接收特性作了定义，而对RX通道PHY那一侧的发送特性并没有定义。ICVendor可在RX通道那一侧的PHY的发送特性作适当调整，只要最终的时序满足RX通道上MAC这一侧的接收特性就可以。图20Setup和HoldTime的值从图20可以看出，这里有两组setup和hold时间。其中第一组Spec则是根据图21给定的测试电路定义的，即该Spec未考虑PCB上传输线的不匹配等影响。而第二组Spec则是定义了rece

5、iveratitsinputpins的时间要求，它考虑了PCB上传输线的长度不匹配等影响。一般ICVendor需要按照第二组Spec来设计它们的IC。(TwosetsofsetupandholdtimeparametersarespecifiedinFig.20.Thefirstset,tSETUPandtHOLD,appliestothesourceofasynchronousGMIIsignalanditsclockandismeasuredusingthe“GMIISetupandHoldTimeTestCircuit,”whichhastransmissionlineswithmatc

6、hedpropagationdelaysinthe“clock”and“signal”paths.Thesecondset,tSETUP(RCVR)andtHOLD(RCVR),appliestotheGMIIreceiverandspecifiestheminimumsetupandholdtimesavailabletotheGMIIreceiveratitsinputpins.Thedifferencebetweenthetwosetsofsetupandholdtimeparametersprovidesmarginforasmallamountofmismatchinthepropa

7、gationdelaysofthe“clock”pathandthe“signal”pathsinGMIIapplications)。PHYOfReccnciiatiani|SubbyiorGMllCl殆|Vendor伽呻SpecifiedITeinminiJti&nGMS1Ctock焉创CircidlSigraTestCircuitCiocfcMeasurarriefilPontVmdof尿閒闵QMI1TBrrmnatian.RecelwarNetworksLwdstOpliorsa)图21GMII接口Setup和HoldTime测试电路4.3GMII信号功能特性：v1：GTX_CLK(tr

8、ansmitclock),GTX_CLK(TransmitClock)是一个连续的时钟信号(即系统启动，该信号就一直存在)，它是TX_EN,TXD,andTX_ER(信号方向为从RS到PHY)的参考时钟，PHY端在信号的上升沿采样，GTX_CLK由MAC驱动。GTX_CLK的时钟频率是数据传输速率的12.5，即125MHz。2：对于同样的RX_CLK，它与TX_CLK具有相同的要求，所不同的是它是RX_DV,RXD,andRX_ER(信号方向是从PHY到RS)的参考时钟，MAC端在时钟的上升沿采样。RX_CLK是由PHY驱动，PHY可能从接收到的数据中提取时钟RX_CLK，也有可能从一个名义上

9、的参考时钟(e.g.,theTX_CLKreferenee)来驱动RX_CLK3：GMII接口的发送时序如图22所示，接收时序如图23所示，至于其它信号的功能特性以及在数据传输过程中，不同信号的逻辑变化所代表的意义，这里不再描述，大体上和“MII信号功能特性”一节中描述类似，读者可以参阅802.3-3005的Spec。曲ukjTrLrLrLrLTLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLT)钟mkiirtaiTW*XfXX)(户凶TXER-沁m0COL亠图22GMII信号发送时序图23GMII信号接收时序4.4 GMII的管理MDIO接口：关于GMII的管理MDIO接口，这里也不再

10、描述，它在硬件设计上同Mil的管理MDIO接口一节的描述。4.5 ElectricalCharacterGMII接口的电气特性可以分为DCcharacteristics和ACcharacteristics。针对于DC电气特性而言，AllGMIIdriversandreceiversshallcomplywiththedcparametricattributesspecifiedinTable35一7.ThepotentialappliedtotheinputofaGMIIreceivermayexceedthepotentialofthereceiverspowersupply(i.e.,aG

11、MIIdriverpoweredfroma3.6VsupplydrivingVOHintoaGMIIreceiverpoweredfroma2.5Vsupply).TolerancefordissimilarGMIIdriverandreceiversupplypotentialsisimplicitinthesespecifications.Table35-7OCspecifkcationsSysibEilPaniHMrMinMmJnkb畑OuqpuEHighMyko-cbtt-IO,mAMin1103.60VOuiuE咕丄1.IDftiATJf).SOVIflpylHigh陶甲赛l.7fl

12、V%Jnpu*LawXfc曲炉&.WVInpulHighCunml先LMas环r富Y40网P&二斶*0针对于AC电气特性而言，TheGMIIacelectricalcharacteristicsarespecifiedinamannerthatallowstheimplementorflexibilityinselectingtheGMIItopologiesitsdevicessupportandthetechniquesusedtoachievethespecifiedcharacteristics.AllGMIIdevicesarerequiredtosupportpoint-to-po

13、intlinks.Theelectricallengthofthecircuitboardtracesusedtoimplementtheselinkscanbelongenoughtoexhibittransmissionlineeffectsandrequiresomeformoftermination.Theimplementorisallowedtheflexibilitytoselectthedriveroutputcharacteristicsandtheterminationtechniqueandcomponentstobeusedwithitsdriversforpoint-

14、to-pointlinks.ImplementorsmayelecttosupportotherGMIItopologiesinadditiontothepoint-to-pointtopologyandmayspecifydifferentterminationtechniquesandcomponentsforeachsupportedtopology.SincetheoutputcharacteristicsandoutputvoltagewaveformsofGMIIdriversdependontheterminationtechniqueandthelocationoftheter

15、minationcomponents,theacoutputcharacteristicsofGMIIdriversarenotexplicitlyspecified.Rather,theaccharacteristicsofthesignaldeliveredtoaGMIIreceiverarespecified.ThesecharacteristicsareindependentofthetopologyandterminationtechniqueandapplyuniformlytoallGMIIapplications.5.RGMII接口分析5.1RGMII接口信号定义：RGMII接

16、口（ReducedGMII接口）是简化的GMII接口。它也分为MAC模式和PHY模式。RGMII接口的MAC模式定义：信号名称数量DirectionDeSjpriptionBelongTo1OutputTranstnit1ock/125MHzMAC层到TXD0:3：!4hOutputTransmitData物理层的发送TXCTL1OutputTransiriitControl数据接口1InputReceive：0jock/125MHz物理层到R?DO-；S；4InputReceiveDataMAC层$接杖RX1CTL1InputReceiveControl数据接口COL1.InpufColli

17、sionDetected物理层到MACGRS1Input:-arrierSenseSK覩旨示信羔TotalbusWidth,14MD愆1OutputManagement-felockNtX和物理层MDIO1.I/OManagementDataI/O控制和状态信息表9RGMII接口的PHY模式定义:信号名称数量DirectionDescriptionBelongTogtK.lk1InputTransmitClof：j；25MHzMA(t层到物理层的发送数据接口TXD0:34InputTransmitDataTX_.C-TL1InputTransmitControlR-X-C.LK1OutputR

18、eceivefockZ-1J5MHz物理层到MAC层的接收数据接口4OutputReceiveDataRX._C.TL1OutputReceiveControlCOL1OutputColiisianDetected物理层到MACS翩旨示信昱；CRS1OutputCarderSjeneTotalbusWidth14MDC1InputManagementClo哦MA和物理层控制和状落擔息MDIO1:：j7Q:ManagementDatal/Q：表10由表9表10可知，RGMII接口相对于GMII接口，在TXD和RXD上总共减少了8根数据线。5.2RGMII接口时序特性:tRGT0它THTX_CLK

19、(AtPHY)TXENA.TXERRTXD3:C/jxd7GTX_CLK(AtTransmitfer;TXDS:53:0TXD7：43:0TX_C7L图24RGMII接口TX通道MAC侧发送特性虽然RGMII接口中，信号线减半，同时GTX_CLK和RX_CLK还是125MHz,为了达到1000Mbit的传输速率，TXD和RXD信号线上在时钟的上升沿发送GMII接口中的TXD3:0/RXD3:0,在时钟的下降沿发送GMII接口中TXD7:4/RXD7:4,并且信号TX_CTL反映了TX_EN和TX_ER的状态，即在GTX_CLK上升沿发送TX_EN,下降沿发送TX_ER。同样的道理适用于信号RX_CTL，它反映了RX_EN和RX_ER的状态，即在RX_CLK上升沿发送RX_EN，下降沿发送RX_ER。它们具体的关系。具体时序特性如图24图25。图25RGMII接口RX通道PHY侧发送特性关于，等相关以太网知识，只需在本站搜索即可。