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聊一聊以太网的各个接口

.当今,随着互联网技术的迅速发展,采用以太网实现数据采集和控制方面的应用,成为了电子系统设计的热点。以太网具有价格低廉、稳定可靠、传输速度快、传输距离远等特点,以太网技术发展成熟,…

.当今,随着互联网技术的迅速发展,采用以太网实现数据采集和控制方面的应用,成为了电子系统设计的热点。以太网具有价格低廉、稳定可靠、传输速度快、传输距离远等特点,以太网技术发展成熟,具有很高的性价比。采用以太网技术的设备,可以通过TCP/IP协议进行数据的传输,不需要进行传输协议转换,使用和维护设备简单。随着技术的发展和各类应用的需求,出现了各种以太网的标准,包括标准以太网(10Mbit/s)、百兆以太网(100Mbit/s)、千兆以太网(1000Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网。不同类型的以太网有其各自需要遵循的标准,同时其所用的传输介质以及数据吞吐量也各不相同。
千兆以太网技术作为新一代的高速以太网技术,它可以提供1Gbps的通信带宽,采用和传统10M、100M以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统,给用户带来了提高核心网络的有效解决方案,这种解决方案的最大优点是继承了传统以太网技术价格便宜的特点。
对于学习者而言,你就是要搞清楚弄明白以太网如何去实现,在实际操作中怎么去做,从这个角度出发的话,你就会发现其实没那么复杂,这就是说起来没那么难。那真正实现起来,到具体的各个接口以及细节的调试以及调通,你会发现还是比较烧脑的。所以呢,咱们先来聊一聊以太网的各个接口,从大体框架来分析如何去学习。
先说百兆网,百兆网的接口一般为MII(Media Independent Interface),当然10M网用的也是MII接口。
在百兆网模式下,其RXCLK的周期为40ns,也就是25M,数据端口RXD只用了4根线RXD[3:0],然后25M*4 = 100M,这样算出来,就是100M的速率了。
MII接口
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通信速率10M/100M(百兆以太网的通信接口)
ETH_RXC:PHY侧输出给MAC的以太网的接受时钟
ETH_RXDV:PHY侧输出给MAC的接收有效信号
ETH_RXER:PHY侧输出给MAC的接收错误信号
ETH_RXD:PHY侧输出给MAC的4位接收数据
只有当ETH_RXDV为高电平,ETH_RXER为低电平时,这时传输的数据才是有效数据
ETH_TXC:发射时钟同样是有PHY芯片提供给MAC的
ETH_TXEN:MAC提供给PHY芯片的发送使能信号
ETH_TXER:MAC提供给PHY芯片的发送错误指示信号
ETH_TXD:MAC提供给PHY芯片的待发送的4位数据
只有当ETH_TXEN为高电平,ETH_TXER为低电平时,这时传输的数据才是有效数据
10M:时钟为2.5MHz,单沿采样;100M:时钟为25MHz,单沿采样
RMII接口(Reduced MII)
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通信速率为10M/100M
发送数据核接收数据都是两位的;
参考时钟通常是由外部晶振提供给MAC侧或PHY芯片的;
CRS和DV信号复用一个端口;
10M:时钟为5M,单沿采样;100M:时钟为50M,单沿采样
接着再来说一下千兆网,千兆网的接口,就目前接触比较多的接口有3种,GMII,RGMII和SGMII。
先说GMII,RxClk的周期为8ns,也就是125M,数据端口使用了8bit,125M*8 = 1000M,速率就是千兆网了。
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通信速率1G/100M/10M
与MII接口相比,TXC由MAC侧产生(原图中画错了),并且将数据位宽从4位提高到了8位;
10M:时钟为2.5M,单沿采样,只用到了4位;100M:时钟为25M,单沿采样,只用到了4位;1G:时钟为125M,单沿采样
还有RGMII,其时钟频率也为125M,但是它只使用了4个线,不过,RGMII使用的是双沿模式,也就是DDR模式,在时钟的上下沿都可以传送数据。这样算的话,125M*4*2 = 1000M,还是千兆网。RGMII与GMII主要的区别就是双沿采样与单沿采样。
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通信速率为1G/100M/10M
TXC由MAC侧产生;
将RXDV和RXER信号集成到了RXCTL上,时钟上升沿采到的是RXDV,下降沿采到的是RXDV^RXER(异或);
将TXEN和TXER信号集成到了TXCTL上,时钟上升沿采到的是TXEN,下降沿采到的是TXEN^TXER(异或);
数据位宽由8位减少到了4位;
1G:时钟为125M,双沿采样;100M:时钟为25M,单沿采样;10M:时钟为2.5M,单沿采样
之后还有SGMII,全称为Serial Gigabit Media Independent Interface,也就是串行的以太网接口。MII,GMII还是RGMII,都是使用并行接口,而且还需要随路时钟,而SGMII只需要2组线,一组是发送,一组是接收,当然一组线由两根差分线组成。SGMII_TXP/N,SGMII_RXP/N;SGMII也是需要8/10B编码。这样在PCB布线时,就可以节省一些布线的空间。
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