GMII,RGMII,SGMII,TBI,RTBI介面信號及時序介紹

admin @ 2014-03-19 , reply:0

GMII,RGMII,SGMII,TBI,RTBI介面信號及時序介紹

千兆乙太網MII介面類型主要有GMII、RGMII、SGMII、TBI和RTBI 五種

GMII接(如下圖): 與MII介面相比,GMII的TX/RX數據寬度由4位變為8位,GMII介面中的控制信號如TX_ER、TX_EN、RX_ER、RX_DV、CRS和COL的作用同MII介面中的一樣,發送參考時鐘GTX_CLK和接收參考時鐘RX_CLK的頻率均為125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。在這裡有一點需要特別說明下,那就是發送參考時鐘GTX_CLK,它和MII介面中的TX_CLK是不同的,MII介面中的TX_CLK是由PHY晶元提供給MAC晶元的,而GMII介面中的GTX_CLK是由MAC晶元提供給PHY晶元的。兩者方向不一樣。在實際應用中,絕大多數GMII介面都是兼容MII介面的,所以,一般的GMII介面都有兩個發送參考時鐘:TX_CLK和GTX_CLK(兩者的方向是不一樣的,前面已經說過了),在用作MII模式時,使用TX_CLK和8根數據線中的4根。 RGMII介面(如下圖所示):

RGMII即Reduced GMII,是RGMII的簡化版本,將介面信號線數量從24根減少到14根(COL/CRS埠狀態指示信號,這裡沒有畫出),時鐘頻率仍舊為125MHz,TX/RX數據寬度從8為變為4位,為了保持1000Mbps的傳輸速率不變,RGMII介面在時鐘的上升沿和下降沿都採樣數據。在參考時鐘的上升沿發送GMII介面中的TXD[3:0]/RXD[3:0],在參考時鐘的下降沿發送GMII介面中的TXD[7:4]/RXD[7:4]。

RGMI同時也兼容100Mbps和10Mbps兩種速率,此時參考時鐘速率分別為25MHz和2.5MHz。 TX_EN信號線上傳送TX_EN和TX_ER兩種信息,在TX_CLK的上升沿發送TX_EN,下降沿發送TX_ER;同樣的,RX_DV信號線上也傳送RX_DV和RX_ER兩種信息,在RX_CLK的上升沿發送RX_DV,下降沿發送RX_ER。RGMII的收發時序如下圖所示:
 


SGMII介面(如下圖所示):

SGMII即Serial GMII,串列GMII,收發各一對差分信號線,時鐘頻率625MHz,在時鐘信號的上升沿和下降沿均採樣,參考時鐘RX_CLK由PHY提供,是可選的,主要用於MAC側沒有時鐘的情況,一般情況下,RX_CLK不使用。收發都可以從數據中恢復出時鐘。在TXD發送的串列數據中,每8比特數據會插入TX_EN/TX_ER 兩比特控制信息,同樣,在RXD接收數據中,每8比特數據會插入RX_DV/RX_ER 兩比特控制信息,所以總的數據速率為1.25Gbps=625Mbps*2. 其實,大多數MAC晶元的SGMII介面都可以配置成SerDes介面(在物理上完全兼容,只需配置寄存器即可),直接外接光模塊,而不需要PHY層晶元,此時時鐘速率仍舊是625MHz,不過此時跟SGMII介面不同,SGMII介面速率被提高到1.25Gbps是因為插入了控制信息,而SerDes埠速率被提高是因為進行了8B/10B變換,本來8B/10B變換是PHY晶元的工作,在SerDes介面中,因為外面不接PHY晶元,此時8B/10B變換在MAC晶元中完成了。8B/10B變換的主要作用是擾碼,讓信號中不出現過長的連“0”和連“1”情況,影響時鐘信息的提取,關於8B/10B變換知識。

TBI介面(如下圖所示):

TBI即Ten Bit Interface的意思,介面數據位寬由GMII介面的8位增加到10位,其實,TBI介面跟GMII介面的差別不是很大,多出來的2位數據主要是因為在TBI介面下,MAC晶元在將數據發給PHY晶元之前進行了8B/10B變換(8B/10B變換本是在PHY晶元中完成的,前面已經說過了),另外,RX_CLK+/-是從接收數據中恢復出來的半頻時鐘,頻率為62.5MHz,RX_CLK+/-不是差分信號,而是兩個獨立的信號,兩者之間有180度的相位差,在這兩個時鐘的上升沿都採樣數據。RX_CLK+/-也叫偽差分信號。除掉上面說到的之外,剩下的信號都跟GMII介面中的相同。大多數晶元的TBI介面和GMII介面兼容。在用作TBI介面時,CRS和COL一般不用。

RTBI介面(如下圖所示):

RTBI即Reduced TBI,簡化版TBI,介面數據位寬為5bit,時鐘頻率為125MHz,在時鐘的上升沿和下降沿都採樣數據,同RGMII介面一樣,TX_EN線上會傳送TX_EN和TX_ER兩種信息,在時鐘的上升沿傳TX_EN,下降沿傳TX_ER;RX_DV線上傳送RX_DV和RX_ER兩種信息,在RX_CLK上升沿傳RX_DV,下降沿傳RX_ER。




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