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1、MII 接口类型MII 是英文 Medium Independent Interface 的缩写，翻译成中文是“介质独立接口” ，该接口一般应用于以太网硬件平台的 MAC 层和 PHY 层之间，MII 接口的类型有很多，常用的有MII、RMII 、SMII、SSMII 、SSSMII 、GMII、RGMII、SGMII、TBI、RTBI、XGMII、XAUI、XLAUI 等。下面对它们进行一一介绍。MII 接口：TXD3:0：数据发送信号，共 4 根信号线；RXD3:0：数据接收信号，共 4 根信号线；TX_ER(Transmit Error)： 发送数据错误提示信号，同步于 TX_CLK，高
2、电平有效，表示 TX_ER 有效期内传输的数据无效。对于 10Mbps 速率下，TX_ER 不起作用；RX_ER(Receive Error)： 接收数据错误提示信号，同步于 RX_CLK，高电平有效，表示 RX_ER 有效期内传输的数据无效。对于 10Mbps 速率下，RX_ER 不起作用；TX_EN(Transmit Enable)： 发送使能信号，只有在 TX_EN 有效期内传的数据才有效；RX_DV(Reveive Data Valid)： 接收数据有效信号，作用类型于发送通道的 TX_EN；TX_CLK：发送参考时钟，100Mbps 速率下，时钟频率为 25MHz，10Mbps 速率
3、下，时钟频率为 2.5MHz。注意， TX_CLK 时钟的方向是从 PHY 侧指向 MAC 侧的，因此此时钟是由 PHY 提供的。RX_CLK：接收数据参考时钟，100Mbps 速率下，时钟频率为 25MHz，10Mbps 速率下，时钟频率为 2.5MHz。RX_CLK 也是由 PHY 侧提供的。CRS：Carrier Sense，载波侦测信号，不需要同步于参考时钟，只要有数据传输，CRS就有效，另外，CRS 只在半双工模式下有效；COL：Collision Detectd，冲突检测信号，不需要同步于参考时钟，只在半双工模式下有效。 MII 接口一共有 16 根线(TX_CLK, RX_CLK
4、 未记入)。MII 接口类型RMII 接口：RMII 即 Reduced MII，是 MII 的简化板，信号线数量由 MII 的 14 根减少为 7 根(CLK_REF 为外部时钟源)。TXD1:0：数据发送信号线，数据位宽为 2，是 MII 接口的一半；RXD1:0：数据接收信号线，数据位宽为 2，是 MII 接口的一半；TX_EN(Transmit Enable)：数据发送使能信号，与 MII 接口中的该信号线功能一样；RX_ER(Receive Error)：数据接收错误提示信号，与 MII 接口中的该信号线功能一样；CLK_REF：是由外部时钟源提供的 50MHz 参考时钟，与 MII
5、 接口不同，MII 接口中的接收时钟和发送时钟是分开的，而且都是由 PHY 芯片提供给 MAC 芯片的。这里需要注意的是，由于数据接收时钟是由外部晶振提供而不是由载波信号提取，所以在 PHY 层芯片内的数据接收部分需要设计一个 FIFO，用来协调两个不同的时钟。CRS_DV：此信号是由 MII 接口中的 RX_DV 和 CRS 两个信号合并而成。当介质不空闲时，CRS_DV 和 RE_CLK 相异步的方式给出。当 CRS 比 RX_DV 早结束时( 即载波消失而队列中还有数据要传输时) ，就会出现 CRS_DV 在半位元组的边界以 25MHz/2.5MHz 的频率在 0、1 之间的来回切换。因
6、此，MAC 能够从 CRS_DV 中精确的恢复出 RX_DV和 CRS。在 100Mbps 速率时，TX/RX 每个时钟周期采样一个数据；在 10Mbps 速率时，TX/RX每隔 10 个周期采样一个数据，因而 TX/RX 数据需要在数据线上保留 10 个周期，相当于一个数据发送 10 次。当 PHY 层芯片收到有效的载波信号后，CRS_DV 信号变为有效，此时如果 FIFO 中还没有数据，则它会发送出全 0 的数据给 MAC，然后当 FIFO 中填入有效的数据帧，数据帧的开头是“101010- ”交叉的前导码，当数据中出现 “01”的比特时，代表正式数据传输开始，MAC 芯片检测到这一变化，
7、从而开始接收数据。当外部载波信号消失后，CRS_DV 会变为无效，但如果 FIFO 中还有数据要发送时，CRS_DV 在下一周期又会变为有效，然后再无效再有效，知道 FIFO 中数据发送完为止。SMII 接口：SMII 即 Serial MII，串行 MII 的意思，跟 RMII 相比，信号线数据进一步减少到 3 根；MII 接口类型TXD：发送数据信号，位宽为 1；RXD：接收数据信号，位宽为 1；SYNC：收发数据同步信号，每 10 个时钟周期置 1 次高电平，指示同步。CLK_REF：所有端口共用的一个参考时钟，频率为 125MHz，为什么 100Mbps 速率要用 125MHz 时钟？
8、因为在每 8 位数据中会插入 2 位控制信号，请看下面介绍。TXD/RXD 以 10 比特为一组，以 SYNC 为高电平来指示一组数据的开始，在 SYNC 变高后的 10 个时钟周期内，TXD 上依次输出的数据是：TXD7:0、TX_EN、TX_ER，控制信号的含义与 MII 接口中的相同； RXD 上依次输出的数据是：RXD7:0、RX_DV、CRS，RXD7:0的含义与 RX_DV 有关，当 RX_DV 为有效时(高电平) ，RXD7:0上传输的是物理层接收的数据。当 RX_DV 为无效时(低电平) ，RXD7:0上传输的是物理层的状态信息数据。见下表：当速率为 10Mbps 时，每一组数
9、据要重复 10 次，MAC/PHY 芯片每 10 个周期采样一次。MAC/PHY 芯片在接收到数据后会进行串/ 并转换。SSMII 接口：SSMII 即 Serial Sync MII，叫串行同步接口，跟 SMII 接口很类似，只是收发使用独立的参考时钟和同步时钟，不再像 SMII 那样收发共用参考时钟和同步时钟，传输距离比SMII 更远。MII 接口类型SSSMII 接口：SSSMII 即 Source Sync Serial MII，叫源同步串行 MII 接口，SSSMII 与 SSMII 的区别在于参考时钟和同步时钟的方向，SSMII 的 TX/RX 参考时钟和同步时钟都是由 PHY 芯
10、片提供的，而 SSSMII 的 TX 参考时钟和同步时钟是由 MAC 芯片提供的，RX 参考时钟和同步时钟是由 PHY 芯片提供的，所以顾名思义叫源同步串行。GMII 接口：与 MII 接口相比， GMII 的数据宽度由 4 位变为 8 位，GMII 接口中的控制信号如TX_ER、TX_EN 、RX_ER 、RX_DV、CRS 和 COL 的作用同 MII 接口中的一样，发送参考时钟 GTX_CLK 和接收参考时钟 RX_CLK 的频率均为 125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。在这里有一点需要特别说明下，那就是发送参考时钟 GTX_CLK，它和 MII 接口中的TX_CLK 是
11、不同的，MII 接口中的 TX_CLK 是由 PHY 芯片提供给 MAC 芯片的，而 GMII接口中的 GTX_CLK 是由 MAC 芯片提供给 PHY 芯片的。两者方向不一样。在实际应用中，绝大多数 GMII 接口都是兼容 MII 接口的，所以，一般的 GMII 接口都有两个发送参考时钟：TX_CLK 和 GTX_CLK(两者的方向是不一样的，前面已经说过了)，在用作 MII 模式时，使用 TX_CLK 和 8 根数据线中的 4 根。MII 接口类型RGMII 接口：RGMII 即 Reduced GMII，是 RGMII 的简化版本，将接口信号线数量从 24 根减少到14 根(COL/CR
12、S 端口状态指示信号，这里没有画出 )，时钟频率仍旧为 125MHz，TX/RX 数据宽度从 8 为变为 4 位，为了保持 1000Mbps 的传输速率不变，RGMII 接口在时钟的上升沿和下降沿都采样数据。在参考时钟的上升沿发送 GMII 接口中的 TXD3:0/RXD3:0，在参考时钟的下降沿发送 GMII 接口中的 TXD7:4/RXD7:4。RGMI 同时也兼容 100Mbps和 10Mbps 两种速率，此时参考时钟速率分别为 25MHz 和 2.5MHz。TX_EN 信号线上传送 TX_EN 和 TX_ER 两种信息，在 TX_CLK 的上升沿发送TX_EN，下降沿发送 TX_ER；
13、同样的，RX_DV 信号线上也传送 RX_DV 和 RX_ER 两种信息，在 RX_CLK 的上升沿发送 RX_DV，下降沿发送 RX_ER。MII 接口类型SGMII 接口：SGMII 即 Serial GMII，串行 GMII，收发各一对差分信号线，时钟频率 625MHz，在时钟信号的上升沿和下降沿均采样，参考时钟 RX_CLK 由 PHY 提供，是可选的，主要用于MAC 侧没有时钟的情况，一般情况下，RX_CLK 不使用。收发都可以从数据中恢复出时钟。在 TXD 发送的串行数据中，每 8 比特数据会插入 TX_EN/TX_ER 两比特控制信息，同样，在 RXD 接收数据中，每 8 比特数
14、据会插入 RX_DV/RX_ER 两比特控制信息，所以总的数据速率为 1.25Gbps=625Mbps*2.其实，大多数 MAC 芯片的 SGMII 接口都可以配置成 SerDes 接口(在物理上完全兼容，只需配置寄存器即可)，直接外接光模块，而不需要 PHY 层芯片，此时时钟速率仍旧是625MHz，不过此时跟 SGMII 接口不同，SGMII 接口速率被提高到 1.25Gbps 是因为插入了控制信息，而 SerDes 端口速率被提高是因为进行了 8B/10B 变换，本来 8B/10B 变换是PHY 芯片的工作，在 SerDes 接口中，因为外面不接 PHY 芯片，此时 8B/10B 变换在
15、MAC芯片中完成了。8B/10B 变换的主要作用是扰码，让信号中不出现过长的连“0”和连“1”情况，影响时钟信息的提取，关于 8B/10B 变换知识，我后续会单独介绍。TBI 接口：TBI 即 Ten Bit Interface 的意思，接口数据位宽由 GMII 接口的 8 位增加到 10 位，其实，TBI 接口跟 GMII 接口的差别不是很大，多出来的 2 位数据主要是因为在 TBI 接口下，MAC 芯片在将数据发给 PHY 芯片之前进行了 8B/10B 变换 (8B/10B 变换本是在 PHY 芯片中完成的，前面已经说过了) ，另外，RX_CLK+/- 是从接收数据中恢复出来的半频时钟，频
16、率为 62.5MHz， RX_CLK+/-不是差分信号，而是两个独立的信号，两者之间有 180 度的相位差，在这两个时钟的上升沿都采样数据。RX_CLK+/-也叫伪差分信号。除掉上面说到的MII 接口类型之外，剩下的信号都跟 GMII 接口中的相同。大多数芯片的 TBI 接口和 GMII 接口兼容。在用作 TBI 接口时，CRS 和 COL 一般不用。RTBI：RTBI 即 Reduced TBI，简化版 TBI，接口数据位宽为 5bit，时钟频率为 125MHz，在时钟的上升沿和下降沿都采样数据，同 RGMII 接口一样， TX_EN 线上会传送 TX_EN 和TX_ER 两种信息，在时钟的上升沿传 TX_EN，下降沿传 TX_ER；RX_DV 线上传送RX_DV 和 RX_ER 两种信息，在 RX_CLK 上升沿传 RX_DV，下降沿传 RX_ER。万兆以太网接口的端口速率为 10Gbps，主要有 XGMII 和 XAUI 两种，另外还有HIGIG，不过
