原创 以太网知识-GMII / RGMII接口

2022-11-7 15:10 962 4 4 分类: 通信

   今天和海翎光电的小编一起分析MII/RMII/SMII,以及GMII/RGMII/SGMII接口的信号定义,及相关知识,同时小编也对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。


    GMII 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1 Reconciliation Sublayer (RS) and STA connections to GMII


    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,同时还会对RGMII/TBI/RTBI接口进行介绍。

    GMII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1中,信号GTX_CLK对于MAC来说,此时是Output信号,这一点和MII接口中的TX_CLK的Input特性不一致。

    GMII接口PHY模式定义:

    注意在表2中,信号GTX_CLK对于PHY来说,此时是Input信号,这一点和MII接口中的TX_CLK的Output特性不一致。

    GMII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2 GMII signal timing at receiver input

 

    由图2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那一侧的发送特性并没有定义。IC Vendor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。IC Vendor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3Setup和Hold Time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receiver at its input pins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IC Vendor需要按照第二组Spec来设计它们的IC。

图4 GMII接口Setup和Hold Time测试电路

 

     GMII信号功能特性:

    <1>:GTX_CLK (transmit clock),GTX_CLK (Transmit Clock)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, and TX_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, and RX_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的参考时钟(e.g., the TX_CLK reference)来驱动RX_CLK

    <3>: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。

图5 GMII信号发送时序

图6 GMII信号接收时序


    GMII的管理MDIO接口:

    关于GMII的管理MDIO接口,这里也不再描述,它在硬件设计上同MII的管理MDIO接口一节的描述。


 


RGMII接口分析

    RGMII接口信号定义:

    RGMII接口(Reduced GMII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:

表3RGMII接口的PHY模式定义: 

表4

由表3~表4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。

 

   RGMII接口时序特性:

图8RGMII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TXD[3:0]/RXD[3:0],在时钟的下降沿发送GMII接口中TXD[7:4]/RXD[7:4],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9 RGMII接口RX通道PHY侧发送特性


  好了,以上内容就是海翎光电关于以太网知识-GMII / RGMII接口的相关详细介绍,希望能对大家有所帮助!

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