以太网学习中级

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1、第一章传输介质以太网使用的传输介质(Transmission Media )分为两类，即电缆传输介质和光缆传输 介质。传输介质的接口同样也分为光模块和电口连接器两种。一、电缆电缆传输介质主要分为双绞线电缆( Twisted Pair Cable )和同轴电缆(Coaxial Cable) 两大类。1、同轴线电缆同轴电缆(Coaxial Cable )是在其轴心线上有一个固定中心导体，其外围是一个管状同 心导体(通常是金属编织网、金属箔或者两者并用)，管状导体与中心导体是同心的，并且两者之间有绝缘材料隔离。整个同轴电缆最外层是绝缘保护外套。同轴电缆的种类主要包括：粗同轴电缆(Thick net

2、Coaxial Cable )、细同轴电缆(Thi nnet Coaxial Cable)、CATV 同轴电缆和双同轴电缆( Twinax Coaxial Cable )。、粗同轴电缆(Thick net Coaxial Cable )粗同轴电缆的缆径通常为 10mm,特性阻抗为50Q ,用于较早的Ethernet 10Base-5以太 网系统，传输速率为 1OMbit/s，最大网段长度(Maximum Segment Length )约为500m,每 个网段上可允许最多达 100个站点。10Base-5以太网粗同轴电缆的连接器为具有50 Q N型(N-type )同轴连接器。、细同轴电缆(T

3、hinnet Coaxial Cable )细同轴电缆的缆径通常为 5mm ,特性阻抗为50 Q ,用于Ethernet 10Base-2以太网系统， 传输速率为10Mbit/s，最大网段长度(Maximum Segment Length )约为185m，每个网段上 可允许最多达30个站点。10Base-2以太网的连接器为 BNC 50 Q端子，BNC连接器有T型连接器(BNC Tee)和 直通型连接器(BNC Barrel )两种。、CATV 电缆(CATV Cable)CATV电缆(CATV Cable)是一种75 Q同轴电缆，用于传输电视信号，当然，也可以 用于10Base-36的以太网

4、信号。、双轴电缆(Twinax Cable )150 Q双轴电缆(Twinax Cable )是在一个缆保护外套内装入两条互相绝缘的同轴电缆。双轴 电缆除了用两根中心导体代替原来的一根中心导体外，其结构与同轴电缆非常相似。的双轴电缆专用于短距离通信，也可用于高速以太网25Gbps，传输距离 25m )。1000Base-CX传输系统(传输速率 1。2、双绞线对电缆双绞线对电缆(Twisted Pair Cable)中每对线的两根绝缘铜线是相互扭绞在一起的，其 目的是减少串音和对噪声的敏感性。双绞线对电缆又分为屏蔽双绞线对(STP, ShieldedTwisted Pair)、筛网状双绞线对(S

5、cTP, Screened Twisted Pair)和非屏蔽双绞线对(UTP， Un shielded Twisted Pair)。、非屏蔽双绞线对(UTP)电缆非屏蔽双绞线对(UTP)电缆的特性阻抗为 100Q , UTP电缆分为七类，其中3、4和5 类电缆通常用于传输 100MHz之内的数字信号，而 5e、6和7类电缆用于更高速率的传输。 UTP电缆一般将4个双绞线对封装在一个电缆外套中，其中传输10Base-T、100Base-TX和100Base-T2信号时仅用两队双绞线， 而传输100Base-T4和1000-T信号时则要用4对双绞线。非屏蔽双绞线对(UTP)电缆特性电缆类型阻抗最

6、高频率以太网物理层遵守标准10Base-T3类100 Q16MHz100Base-T2TIA/EIA568-A(Category3)100Base-T410Base-T4类100 Q20MHz100Base-T2TIA/EIA568-A(Category3)100Base-T410Base-T5类100Base-T25类100 Q100MHz100Base-T4TIA/EIA568-A(Category3)100Base-TX1000Base-T10Base-T100Base-T25e类100 Q100MHz100Base-T4TIA/EIA568-A(Category3)100Base-TX

7、1000Base-T10Base-T6类100 Q250MHz100Base-T2(Category3)100Base-T4100Base-TX1000Base-T10Base-T7类(Category3)100 Q600MHz100Base-T2100Base-T4 100Base-TX 1000Base-T10GBase-T、筛网状双绞线对（ScTP）电缆筛网状双绞线对（ScTP）电缆是一种4对双绞线100Q非屏蔽电缆，用金属箔或金属丝 编织成的筛网将 4对双绞线包裹起来，以便使电磁干扰（EMI ）最小并减少外部噪声的影响。、屏蔽双绞线对（STP）电缆屏蔽双绞线对（STP）电缆是专为令牌环

8、网络（Token-Ring Network ）设计的，特性阻 抗为150Q , 一般来说，150Q STP电缆不被使用在以太网中，但可以采用安装特殊的阻抗 匹配变压器或“平衡/不平衡变换器” （Baluns）的方法，通过变换10Base-T、100 Base-TX和100Base-T2 100 Q阻抗以太网收发器来连接 150 Q阻抗的STP电缆。3、电气连接器以太网电气连接器最常用的是RJ-45八引线连接器，RJ-45公插头一般被安装在双绞线对电缆的两端，而RJ-45母插座一般被安装在设备上，例如安装在网卡、中继器或交换机上。RJ-45连接器的引线分配标准规范如下表所示：引线10BASE-T

9、100BASE-T100BASE-T4100BASE-T21000BASE-T1TD+TD+TX-D1 +BI-DA+BI-DA+（发数据）（发数据）（发数据）（双向数据）（双向数据）2TD-TD-TX-D1-BI-DA-BI-DA-（发数据）（发数据）（发数据）（双向数据）（双向数据）3RD+RD+RX-D2+BI-DB+BI-DB+（收数据）（收数据）（收数据）（双向数据）（双向数据）RI-D3+BI-DC+4 48V 48V（双向数据） 48V（双向数据）RI-D3+BI-DC-5 48V 48V（双向数据） 48V（双向数据）6RD-RD-RX-D2-BI-DB-BI-DB-（收数据）

10、（收数据）（收数据）（双向数据）（双向数据）RI-D4+BI-DD+7 48V 48V（双向数据） 48V（双向数据）RI-D4+BI-DD-8 48V 48V 48V（双向数据）（双向数据）双绞线的最大传输距离为100m。如果要加大传输距离，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器。如安装4个中继器连接5个网段，则最大传输距离可达 500m。EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。特别需要注意的是 RJ-45水晶头引脚序号，当水晶头中金属片面对我们的时候从左至右引脚序号是1 8。标准568A :12345678绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕标准568B :12

11、345678橙白橙绿白蓝蓝.蓝白绿棕白棕F面介绍几种应用环境下双绞线的制作方法：（MDI表示此口是级连口，而 MDI-X时表示此口是普通口。）1、以太网网卡和 HUB之间连接：PC等网络设备连接到 HUB时，用的网线为直通线，双绞线的两头连线要一一对应，此时，HUB为MDI-X 口，PC为MDI 口。两头按照 EIA/TIA 568B标准制作，连线参考如下：Pin112345678nameTX+TX-RX+-RX-color橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕Pin2123456782、两台计算机之间直连：两台PC直连时，用的网线为交叉线，双绞线的两头连线要交叉，两头分别按照 EIA/TIA568A、EI

12、A/TIA 568B 标准制作，连线参考如下：Pin112345678Name1TX+TX-RX+-RX-Color1橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕Pin212345678Name2RX+RX-TX+-TX-Color2绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕、光缆1、光纤光纤是由纤芯区、包层区、外护套组成。纤芯区处于光纤的中心区，其功能是传光；包层区包围着纤芯区，其功能是保证纤芯区的光信号跑不出来；外护套处于光纤的最外层，包围着包层区，其功能有两个：其一是加强光纤的机械强度，其二是保证外面的光不能进入光纤中。光纤根据其光学特性可以分为多模光纤(MMF , Multi-Mode Fiber Cable)和单模光纤(

13、SMF， Single-Mode Fiber Cable )。单模光纤中光传输只有一种模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输，具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输，有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。多模光纤中光传输有上千种模式，也就是说光线沿纤芯和包层经过反射、 折射进行传输， 带宽通常为200MHz到2GHz，多模光端机通过多模光纤可进行长达 5公里的传输，以发光 二极管或激光器为光源。从理论上说，多模光纤可以用作单模光纤，反之不可以。通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125卩m。单模光纤纤芯直径为 810卩m,多模光纤纤芯径有两

14、种标准规格，芯径分别为62.5卩m (美国标准)和 50卩m (欧洲标准)。单模光纤使用的光波长为 1310nm或1550 nm ,多模光纤使用的光波长多为 850 nm。从颜色上也可以区分单模光纤和多模光纤：单模光纤外体为黄色， 多模光纤外体为橘红色。2、光连接器光纤连接器，也就是接入光模块的光纤接头，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型和ST型。（1）、FC型光纤连接器FC是Ferrule Connector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝 扣。最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式（FC）。此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端

15、面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射， 提高回波损耗性能较为困难。后来，对该类型连接器做了改进，采用对接端面呈球面的插针（PC），而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。（2）、SC型光纤连接器用来连接GBIC光模块的连接器，它的外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺 寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用PC型或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不须旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较 高，安装密度高。（3）、ST型光纤连接器常用于光纤配线架，外壳呈圆形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面

16、多采用PC型或APC型研磨方式；紧固方式为螺丝扣。（4）、LC型光纤连接器用来连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔 （RJ）闩锁机理制成。该连接 器所采用的插针和套筒的尺寸是普通 SC、FC等所用尺寸的一半，为 1.25mm，提高了光配 线架中光纤连接器的密度。3、光模块光收发一体模块，英文名称 /optical transceiver，简称光模块，由光电子器件、功能电路 和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器（LD ）或发光二极管（LED ）发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，

17、使输出的光信号功率保持稳定。接收部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为 PECL电平。同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。（1）、分类按照速率分：以太网应用的有：100Base （百兆）、1000Base （千兆）、10GE （万兆）SDH 应用的有：155M、622M、2.5G、10G按照封装分：1X 9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP ,1X 9封装 1 X 9封装 多模模块，双 SC/ST光接口，单电源+3.3V或+5V供电，LVPECL/PECL数据接口， DC耦合，一般速度不高于千

18、兆。SFF封装一一2X5小型化SFF封装，单模或多模模块，双 LC光接口，单电源+3.3V供 电，LV-PECL数据接口，一般速度不高于千兆。GBIC封装一一单模或多模，热插拔千兆接口光模块，双SC接口，单电源+3.3V或+5V供电，热插拔功能。SFP封装一一热插拔小封装模块，双LC光接口，单电源+3.3V供电，LV-PECL数据接口，最咼速率可达 4G。XENPAK封装万兆以太网光模块，双SC接口。XFP封装一一万兆以太网接口小封装可插拔光模块，双LC接口。按照激光类型分： LED、VCSEL、FP LD、DFB LD按照发射波长分： 850nm、1310nm、1550nm等等 *按照使用方

19、式分：非热插拔（1X 9、SFF）,可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP ）、光模块接口TowardsBezel2345E?8910TXFauICTXM止MOD-DEF(2)TtHVe&TVccRVccTMOD-OEF(1MOM)EF(DRD*RD-2019IB171&1614111211TowardsASIC信号名称引线名字功能引线名字功能1VeeT发送地11VeeR接收地2TXFault传输错误12RD-数据接收-3TXDisable传输失效13RD+数据接收+4MOD-DEF(2)模块定义14VeeR接收地5MOD-DEF模块定义15VccR接收电源6MOD-DEF(O)模块

20、定义16VccT发送电源7Rate Select速率选择17VeeT发送地8LOS信号丢失18TD+数据发送+10VeeRVeeR接收地接收地1920TD-VeeT数据发送-发送地注释:TD+/-:发射部分差分信号输入, 差分输入信号摆幅范围采用交流耦合，差分线具有100欧姆输入阻抗。500mV2400mV。RD+/-:接受部分差分信号输出，采用交流耦合，差分线具有100欧姆输入阻抗。差分输出信号摆幅范围370mV 2000mV。Rate Select :接收部分速率选择。TX_Fault :开集/漏极输出，需要在主板上由 4.7K10K电阻上拉至2VCC+0.3V。激光器失效时为高电平，正常

21、工作时为低电平（0.8V ）TX Disable :关断使能输入.需要在模块内由4.7K10K电阻上拉至 2VCC+0.3V。低电平（00.8）:正常工作，高电平（23.465）:关断，悬空：关断/4.7K10K电阻上拉至2VCC+0.3V。当输入光功率低于LOS :开集/漏极输出，需要 最差接受光功率时为高电平告警。典型的连接电路为:VCCTTX_DisableTX_Fault丁冥 D is血叵TX Fault4.7lt.-lOKQO.lLfTD+ID*ProtocolProtocolICGNDTICLOSRATE1PLDVCCR二 -pn+RD-I匹RATEGNDRLOOQMODIC.tu

22、:HH三、物理层性能规范1、以太网规范、1 Base 数据率：1Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两对双绞线最大网段长度：250m （半双工）连接器：N型同轴连接器线路信号码型：Man Chester编码、10 Base -5数据率：10Mbit/s拓扑结构：总线型传输介质：单条50 Q同轴电缆最大网段长度：500m （半双工）连接器：N型同轴连接器、Barrel连接器和终端盒线路信号码型：Man Chester编码、10 Base 数据率：10Mbit/s拓扑结构：总线型传输介质：单条50 Q RG58同轴电缆最大网段长度：185m （半双工）连接器：BNC T型同轴连接器、Barrel连

23、接器和终端盒线路信号码型：Man Chester编码、10 Base -36数据率：10Mbit/s拓扑结构：总线型传输介质：单条75 Q CATV宽带电缆最大网段长度：185m （半双工）连接器：一一线路信号码型：射频调制、lOBsae -数据率：1OMbit/s拓扑结构：星型传输介质：两对100 Q 3类UTP电缆或更好的UTP电缆最大网段长度：100m （全双工）连接器：RJ-45型连接器线路信号码型：Man Chester编码、10 Base -FL数据率：10Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两芯光缆最大网段长度：2000m （全双工）连接器：ST型光纤连接器（BFOC/2.5连接

24、器）线路信号码型：Man Chester编码、10 Base -FB数据率：10Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两芯光缆最大网段长度：2000m （全双工）连接器：ST型光纤连接器（BFOC/2.5连接器）线路信号码型：4B/5B编码、10 Base -FP数据率：10Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两芯光缆最大网段长度：1000m （全双工）连接器：无源星型耦合器线路信号码型：4B/5B编码、FOIRL数据率：10Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两芯光缆最大网段长度：1000m （半双工）或1000m以上（全双工）连接器：SMA型光纤连接器或ST型光纤连接器线路信号码型：4B/5

25、B编码2、快速以太网规范、100 Base -TX数据率：100Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两对100 Q 5类UTP电缆最大网段长度：100m （全双工）连接器：RJ -45型连接器线路信号码型：4B/5B编码、100 Base -FX数据率：100Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两芯光缆最大网段长度：412m （半双工）/ 2000m （全双工）连接器：双SC型光纤连接器推荐、ST型光纤连接器和 FDDI MIC型光纤连接器线路信号码型：4B/5B编码、100 Base -T4数据率：100Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：四对100 Q 3类UTP电缆最大网段长度：100m

26、 （半双工）连接器：RJ -45型连接器线路信号码型：8B/6T编码、100 Base -T2数据率：10Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：两对100 Q 3类UTP电缆最大网段长度：100m （）连接器：RJ -45型连接器线路信号码型：PAM5X53、吉比特以太网规范、1000 Base -LX数据率：1Gbit/s拓扑结构：星型传输介质：62.5卩m多模光纤；50卩m多模光纤；10卩m单模光纤（1310nm激光器）最大网段长度：316m（半）/550m（全）;316m（半）/550m（全）;316m（半）/5000m（全）;连接器：双SC-型连接器线路信号码型：8B/10B编码、100

27、0 Base -SX数据率：1Gbit/s拓扑结构：星型传输介质：62.5卩m多模光纤；50卩m多模光纤（850nm激光器）最大网段长度：275m（半）/275m（全）;550m（半）/550m（全）连接器：双SC-型连接器线路信号码型：8B/10B编码、1000 Base -CX数据率：1Gbit/s、拓扑结构：星型传输介质：150Q特殊屏蔽平衡电缆最大网段长度：25m （半双工）#50m （全双工）连接器：DB-9 （型连接器）线路信号码型：8B/10B编码、1000 Base -T数据率：1Gbit/s拓扑结构：星型传输介质：四对100 Q 5类UTP电缆最大网段长度：100m （全双工

28、）连接器：RJT5型连接器线路信号码型：PAM5X54、10吉比特以太网规范、10000 Base -ER数据率：2000Mbit/s拓扑结构：星型传输介质：单模光纤（1550nm）局域网最大网段长度：10km连接器：一一线路信号码型：64B/66B编码、10000 Base -EW数据率：2000Mbit /s拓扑结构：星型传输介质：单模光纤（1550nm）广域网最大网段长度：10km连接器：一一线路信号码型：64B/66B编码、10000 Base -LR数据率：2000Mbit /s拓扑结构：星型传输介质：单模光纤（1310nm）局域网最大网段长度：10km （全双工）连接器：一一线路信

29、号码型：64B/66B编码、10000 Base -L4数据率：2000Mbit /s拓扑结构：星型传输介质：62.5卩m多模光纤；50卩m多模光纤（850nm激光器）；单模光纤最大网段长度：300m/500MHz km; 240m/400MHz km、300m/500MHz km ; 10km连接器：4信道 WWDM串行接口线路信号码型：8B/10B编码、10000 Base -SR数据率：2000Mbit /s拓扑结构：星型传输介质：多模光纤（850nm）局域网最大网段长度：28、35m/160、200MHz km ( 62.5 卩 m); 69、86、300m/0.4GMHz km(50

30、m)连接器：一一线路信号码型：64B/66B编码、10000 Base -SW数据率：2000Mbit /s拓扑结构：星型传输介质：多模光纤(850nm)广域网最大网段长度：28、35m/160、200MHz km(62.5 卩 m); 69、86、300m/0.4GMHz km(50m)连接器：一一线路信号码型：64B/66B编码第二章 PHY、PHY基本功能物理层器件 PHY ( Physical Layer In terface Devices )用来完成 OSI参考模型中第1个功 能层的全部功能：建立、维护和拆除物理电路，实现物理电路层比特流的透明传输，实现各个节点(站点)设备之间通过

31、传输介质的实际互连。IEEE规范中将以太网物理层的结构划分为如下六个部分：物理编码子层( PCS, Physical Coding Sublayer)、物理介质连接子层(PMA，Physical Medium Attachment )、物理介质相关子层 (PCS，Physical Medium Depent )、 自动协商功能 (AUTONEG ，Auto-Negotiation)及物理介质无关接口 (Mil，Medium Indepent In terface)和物理介质相关接口( MDI， Medium Depe nt In terface )。飞理介质无关接口 am)物理编码子层od 一

32、物理介质连接子层 卡理介质榨关子层自动协商(AUTONBG)物理介质相黄按口 (MDI)MII与MAC连接，MDI直接与相关传输介质相连二、PHY内部结构1、物理介质无关接口( Mil )MII是MAC和PHY的接口，包括发送端口、接收端口和相关的控制信息端口载波信号(CRS， Carrier Sense Signal)、碰撞检测信号(COL， Collision Detection Signal )等 。Mil* 工作速率：100M/10M* 数据位宽：4 Bit * 收发时钟频率：25M/2.5M （100M/10M模式）（收发时钟独立）*信号线数量：18 （发送数据、接收数据、网络状态、

33、设备管理）Mil引脚连接：MACTX ENTX ERTXDTX CLKRX CLKRX DVRX ERRXDCRSCOLPHYMDIOMDCMil引脚描述：* MII发送接口信号发送数据 TXD :MAC PHY ；发送使能TX_EN :高电平有效，表明TXD引脚上数据有效；低电平时，忽略TXD数据;发送错误TX_ER :高电平有效，由 MAC给出，表明信号数据流中有编码错误；时钟信号 TX_CLK :发送时钟信号，同步 TXD、TX_EN、TX_ER信号，以进行数据发送和状态控制。Mil发送接口编码:TX_ENTX_ERTXD含义000000-1111正常包间间隔010000-1111保留1

34、00000-1111正常发送数据110000-1111发送错误指示* Mil接收接口信号接收数据 RXD : PHY MAC ；接收有效 RX_DV :高电平有效，表明RXD引脚上数据有效；低电平时，忽略RXD 数据；接收错误RX_ER :高电平有效，由 PHY给出，表明信号数据流中有编码错误；时钟信号 RX_CLK :接收时钟信号，同步RXD、RX_DV、RX_ER 信号，以进行数据发送和状态控制。Mil接收接口编码:RX_DVRX_ERRXD含义000000-1111正常包间间隔01000正常包间间隔010001-1101保留011110错误载波指示011111保留100000-1111正

35、常数据接收110000-1111接收错误指示* Mil网络状态接口信号载波侦听CRS:高电平有效，由PHY给出，表明发送或接收介质处于活动状态, 在发送或接收介质都空闲时撤销；活动和空闲指PHY是否检测到有效数据包冲突COL :高电平有效，由PHY给出，表明介质上检测到冲突状态，在冲突情况 持续时保持不变。在全双工操作时，COL信号不被定义* Mil管理接口信号管理数据时钟 MDC :由MAC输出，用于同步 MDIO弓I脚的输入输出数据；管理数据输入输出 MDIO :在MAC层实现，可以向PHY输入输出串行数据。Mil时序图、RMII* 工作速率：100M/10M* 数据位宽：2Bit*收发时

36、钟频率：50M （ 100M/10M模式）（收发时钟共用）100M模式时，每个时钟 周期数据被采样一次；10M模式时，每10个时钟周期数据被采样1次*信号线数量：10 （发送数据、接收数据、网络状态、设备管理）RMII引脚连接:REF_CLKTX ENTXDCRS DVRX ERRXDMACPHYMDIOMDCRMII引脚描述: *RMII发送接口信号发送数据 TXD :MAC PHY ;发送使能TX_EN :高电平有效，表明TXD引脚上数据有效；低电平时，忽略TXD 数据；* RMII接收接口信号接收数据 RXD : PHY MAC ；接收错误RX_ER :高电平有效，由PHY给出，表明信号

37、数据流中有编码错误；不 要求，可有可无* RMII时钟信号时钟信号REF_CLK :收发以及控制端口的同步时钟* RMII网络状态接口信号载波侦听/接收数据有效 CRS_DV :高电平有效，由PHY给出。* RMII管理接口信号管理数据时钟 MDC管理数据输入输出 MDIORMII时序图RMII发送时序图refclk LrL_rLrLr_rL_rLrLrLrLrLrLrLrLr_rL_rLrLrLrLrLrLrLrLr_rL_nMPreambleSFDDataTX_EN/乳TXD1TXD0RMII接收时序图匪fulk LrTT-LTT-rTTTTTTT-rTTTTTJTJTTTTTTT rL_

38、TL_r_rL_rL_rL_rL_r CRS_DV HUw#_VJRoti rnrnrncrvnc， rnrnrncprnrnrnrnnnrnQpnTirnrnrnmr RXDO CTBQCDC0CIXZXDCIXr)GJCIXIXr)CrXZXjDQQCDQQOCD 或1JJCarrier Detecled=Filling FIFO毗聞血 SFOf Garner DeassertedD日忖!、SMII* 工作速率：100M/10M* 数据位宽：1Bit*收发时钟频率：125M （100M/10M 模式）（收发时钟共用）100M模式时，每个时 钟周期数据被采样一次；10M模式时，每10个时钟周

39、期数据被采样 1次*信号线数量：6 （发送数据、接收数据、设备管理）SMII引脚连接：SMII引脚描述：发送数据TXD :MAC PHY接收数据RXD :PHY MAC时钟信号REF_CLK :收发以及控制接口的同步时钟数据同步SYNC管理数据时钟 MDC管理数据输入输出 MDIOSMII时序图SMII发送时序图MCLKiSYNCi厂c1I I -K TXDOX TXD1X TXD2JX TXD3 X TXD4 % TXD5； PHY接收数据RXD :PHY MAC发送时钟TX_CLK:125M、发送数据的同步时钟发送时钟TX_CLK:125M、接收数据的同步时钟发送数据同步TX_SYNC接收

40、数据同步 RX_SYNC管理数据时钟 MDC管理数据输入输出MDIOSS-SMII发送时序图:TH_ERTX_ENTRXD0TXD1TXD2TXD3TXD4TXD5TXD6TXD7SpeedDuplexLi nkJabberX00=10M0=half0=dow n0=ok1111=100M1= full1=up仁errX1One Data ByteSS-SMII接收时序图:SS-SMff7V/r7rgffF=LKCLK.1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 114q11F14VIVIRjcSYIMCfxDataI111il1I X 牡LX

41、OO口心FrXO 抚亡 PIS XALmCLK1_II_IIHiI_yRXSVNCCRSRX_DVRXD0RXD1RXD2RXD3RXD4RXD5RXD6RXD7Receive errorSpeedDuplexLi nkJabberUpper NibbleFalseX0status from0=10M0=half0=dow n0=ok0=in validCarrier1previous frame1=100M1= full1=up仁err仁 validDetectX1One Data Byte（5）、GMII* 工作速率：10M/100M/1000M* 数据位宽：8Bit* 收发时钟频率：2.

42、5M/25M/125M （10M/100M/1000M 模式）（收发时钟独立，随路时钟）*信号线数量：27 （发送数据、接收数据、网络状态、设备管理）GMII引脚连接:GMII引脚描述: * GMII发送接口信号发送数据TXD :MAC PHY发送使能TX EN发送错误TX ERTX_CLK :工作于10M/100M 模式下使用2.5M/25M , 1000M 模式下不使用-时钟信号GTX_CLK1000M模式的发送时钟125MGMII接收接口信号接收数据RXDPHYMAC ；接收有效RX_DV-接收错误RX_ER-时钟信号RX_CLK :接收时钟，10M/100M/1000M2.5M/25M

43、/125M* GMII网络状态接口信号时钟信号载波侦听CRS 冲突COL* GMII管理接口信号管理数据时钟 MDC管理数据输入输出MDIOGMII时序图GMII发送时序图GTX CLK(input)TXEN(inipuL)(output)TXD7：0(input)GTX-&rLTLrLrLrLrLTLmuuuumjurTXEN(input TXER(input)TXDl7fcGMII接收时序图TP(A:D)(input)RXD7：0 (Output)CRS (output)RX_DV (output)oticir；jooc；3ocaazzaoaPREAMBLE/SFDPAJCXET/FCS-

44、HHRX_CILKRX_DVRXD(7：0RXERHl/、RGMII* 工作速率：10M/100M/1000M* 数据位宽：4Bit* 收发时钟频率：2.5M/25M/125M （10M/100M/1000M 模式）（收发时钟独立，随路时钟）信号线数量：12 （发送数据、接收数据、设备管理）RGMII引脚连接:RGMII引脚描述:* RGMII发送接口信号 发送数据 TXD :MAC PHY 在10M、100M模式下，在时钟上升沿采样；在GE模式下，数据在时钟的上升沿和下降沿采样（DDR ）发送控制TX_CTL :在时钟上升沿，表示 TXEN，在时钟下降沿，表示 TXEN xorTXER 时钟

45、信号 TXC :工作于10M/100M模式下使用2.5M/25M , 1000M模式下不使用* RGMII接收接口信号 接收数据 RXD :PHY MAC在10M、100M模式下，在时钟上升沿采样；在 GE模式下，数据在时钟的上升沿和下降沿采样（DDR ）接收有效 RX_ CTL :在时钟上升沿，表示RXEN ,在时钟下降沿，表示RXEN xorRXER 时钟信号 RXC :接收时钟，10M/100M/1000M2.5M/25M/125M* RGMII管理接口信号管理数据时钟 MDC管理数据输入输出 MDIO(7)、SGMII* 工作速率：10M/100M/1000M* 数据位宽：1Bit信号

46、线数量：6 (发送数据、接收数据、设备管理)SGMII引脚连接:SGMII引脚描述：发送数据TXP、TXN :差分信号接收数据RXP、RXN :差分信号管理数据时钟 MDC管理数据输入输出 MDIO(8)、MII管理接口 斗管理数据时钟 MDC :由MAC输出，用于同步 MDIO引脚的输入输出数据;管理数据输入输出 MDIO :在MAC层实现，可以向PHY输入输出串行数据。 管理帧结构：XPRE32 JS12OP2V H YA 05REGAD5IA2|DATA I16IDLEXREAO110110AAAAARRRRRZ0DDDDDDDDDDDDZU HU E110101AAAAAR R RR

47、R)0DDDl)ll)l)LEDLDL注释:帧区域数据形式注释符号帧功能PRE帧前序11.1132 个 “1 ”SFD帧起始012个特定比特OP操作码10/01 (读 / 写)2bitPHYADPHY地址AAAAA5bitREGAD寄存器地址RRRRR5bitTA转向Z0/10 （读 /写）2bitDATA数据DD.DD16bitIDLE帧间隔Z管理帧前序PRE , Management Frame Preamble占4个字节，即32bit，为连续的32个逻辑“1”对应于管理数据的 32个时钟周期。 管理帧前序用于连续监督管理接口，从而给出接收管理数据的准备时间。管理帧起始符SFD， Mana

48、gement Frame Start Delimiter占2bit，起始符SFD跟在帧序后面，SFD是“ 01”，对应于两个管理数据时钟周期。管理帧操作码OP, Management Frame Operation Code占2bir，操作码 OP有两种正确操作码工作模式：一个是用于读管理寄存器操作码（“10”，而另一个是用于写管理寄存器操作码（“01 ”）。其它操作码“ 00” “11 ”认为是错误组。管理帧 PHY 地址PHYAD， Management Frame Physical Layer Device Address占5bit，允许使用一套 MDC和MDIO接口管理最多达32个物理

49、层器件（PHY），其管 理帧PHY地址PHYAD的发送顺序是从高位开始。管理帧寄存器地址REGAD，Management Frame Register Address占5bit，这个字段应能识别在处理过程中涉及到的32种管理寄存器。当管理帧操作码OP处于读状态（10）时，REGAD字段应能识别作为返回到站管理实体数据的“源寄存器”，即地址REGAD表明哪个管理寄存器所存信息可作为返回到站管理实体的信源。当管理帧操作码OP处于写状态（01）时，REGAD字段应能识别用于接收由站管理实体发送来的数据 的“目的寄存器”，即此时的地址 REGAD应有能力设别哪个管理帧寄存器是接收站管理实 体发出的管理

50、信息的目的寄存器，并将后续的信息数据写入其中。帧转向区 TATA，Turnaround Field占2bit，转向区TA的设置目的是防止当管理帧操作码OP为读管理寄存器模式（10）时，PHY器件与站管理实体之间发生竞争，即防止 PHY与站管理实体同时都向对方发送信 息从而发生碰撞。当进行读操作时，在TA第1比特时间PHY处于高阻状态，第 2bit时间处于逻辑“ 0”即TA=Z0 ;当进行写操作时，站点管理实体首先发出逻辑“1”接着发出逻辑“ 0”即TA=10。管理帧数据DATA， Management Frame Data占2字节，即16bit，在DATA字段放置管理帧寄存器与站管理实体之间要

51、交换的数据，所有管理寄存器有16bit宽与数据域宽度相匹配。发送和接收的第一个数据比特是管理寄存 器的数据最高有效位。当读操作时，PHY器件得到在 REGAD域中识别的寄存器所存数据值，并且与管理数据时钟周期同步将数据返回到管理实体。当写操作时，PHY器件接收管理数据并且将其存入由寄存器地址确定的管理寄存器。帧间隔IDLE在站管理实体处于内部数据处理期间，管理帧数据收发端口为高阻抗。njnutinD1L-LrLTLTLrtMDC_TL_fMDIO卅一1urn . -Hu i.-. i， -.r i d.r.-v Adii k-ir.i.i .i in 则 :、H g H读操作时序WirLrmLrLrLrLrlrrLrurLrvirLriDTF1 一誓Dala Ide H写操作时序2、物理编码子层（PCS）物理编码子层（PCS）上面是Mil接口，下面与 PMA子层相连，因此 PCS对外有两个 接口，其一是与 Mil的接口，其二是与 PMA子层的接口， PCS子层主要完成的功能包括： 对信号的编码、译码以及接收、发送处理和信号的管理与控制等。（1）、编码模式对于不同的传输速率，PCS子层采用不同的编码制式。对于10Base-T信号进行曼彻斯特（Man