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，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

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）

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。

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。

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。

审核编辑：刘清