聊一聊以太網的各個接口

.當今，隨著互聯網技術的迅速發展，采用以太網實現數據采集和控制方面的應用，成為了電子系統設計的熱點。以太網具有價格低廉、穩定可靠、傳輸速度快、傳輸距離遠等特點，以太網技術發展成熟，具有很高的性價比。采用以太網技術的設備，可以通過TCP/IP協議進行數據的傳輸，不需要進行傳輸協議轉換，使用和維護設備簡單。隨著技術的發展和各類應用的需求，出現了各種以太網的標準，包括標準以太網（10Mbit/s）、百兆以太網（100Mbit/s）、千兆以太網（1000Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太網。不同類型的以太網有其各自需要遵循的標準，同時其所用的傳輸介質以及數據吞吐量也各不相同。

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

對于學習者而言，你就是要搞清楚弄明白以太網如何去實現，在實際操作中怎么去做，從這個角度出發的話，你就會發現其實沒那么復雜，這就是說起來沒那么難。那真正實現起來，到具體的各個接口以及細節的調試以及調通，你會發現還是比較燒腦的。所以呢，咱們先來聊一聊以太網的各個接口，從大體框架來分析如何去學習。

先說百兆網，百兆網的接口一般為MII（Media Independent Interface），當然10M網用的也是MII接口。

在百兆網模式下，其RXCLK的周期為40ns，也就是25M，數據端口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（百兆以太網的通信接口）

ETH_RXC：PHY側輸出給MAC的以太網的接受時鐘

ETH_RXDV：PHY側輸出給MAC的接收有效信號

ETH_RXER：PHY側輸出給MAC的接收錯誤信號

ETH_RXD：PHY側輸出給MAC的4位接收數據

只有當ETH_RXDV為高電平，ETH_RXER為低電平時，這時傳輸的數據才是有效數據

ETH_TXC：發射時鐘同樣是有PHY芯片提供給MAC的

ETH_TXEN：MAC提供給PHY芯片的發送使能信號

ETH_TXER：MAC提供給PHY芯片的發送錯誤指示信號

ETH_TXD：MAC提供給PHY芯片的待發送的4位數據

只有當ETH_TXEN為高電平，ETH_TXER為低電平時，這時傳輸的數據才是有效數據

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

發送數據核接收數據都是兩位的；

參考時鐘通常是由外部晶振提供給MAC側或PHY芯片的；

CRS和DV信號復用一個端口；

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，千兆網的接口，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，數據端口使用了8bit，125M*8 = 1000M，速率就是千兆網了。

通信速率1G/100M/10M

與MII接口相比，TXC由MAC側產生（原圖中畫錯了），并且將數據位寬從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據。這樣算的話，125M*4*2 = 1000M，還是千兆網。RGMII與GMII主要的區別就是雙沿采樣與單沿采樣。

通信速率為1G/100M/10M

TXC由MAC側產生；

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）；

數據位寬由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，一組是發送，一組是接收，當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，就可以節省一些布線的空間。

審核編輯：劉清