常用的千兆网接口介绍

本篇文章主要是对前两种常用的千兆网接口的介绍，以直观的方式对比这两种接口在引脚方面的不同，比较适合帮助初学者建立一个初步的印象，能够快速的了解RGMII和SGMII在接线方面区别，第二部分主要介绍GE端口之SerDes和SGMII模式。

下面先简单介绍一下RGMII这种接口：

RGMII均采用4位数据接口，工作时钟125MHz，并且在上升沿和下降沿同时传输数据，因此传输速率可达1000Mbps。

首先，是硬件底板连接图。先是PHY芯片的AR8031的硬件接线图：

其次，是网口座子和PHY芯片的模式选择引脚以及PHY地址的接线图：

查阅AR8031的数据手册，先看硬件定义如下：

其次是网口座子和PHY芯片的模式选择引脚以及PHY地址的接线图：

查阅AR8031的数据手册，先看硬件定义如下：

可见此接口引脚数量为4个，收发各一对差分信号线。

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。

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。

GE端口之SerDes和SGMII模式

在以太网交换机中，上联GE端口通常可以配置为SerDes模式和SGMII模式两种。

硬件连接

SerDes模式和SGMII模式在硬件连线上是完全兼容的，都是一对接收、发送差分信号。

SGMII模式另外有接收数据参考时钟信号，如果MAC和PHY各自拥有独立的参考时钟，则可以忽略。

以BCM56820芯片为例，SGMII模式下：

SerDes模式下：

实际使用过程中，通过配置MAC相关寄存器，配置GE端口模式为SerDes模式或者SGMII模式。

应用范围

SGMII模式通常用来连接GE电模块，支持10/100/1000BASE-T电模块，如强制1000M电模块或者10/100/1000M自适应电模块。

SerDes模式通常用来接GE光模块，支持1000BASE-X光模块。

原理分析

SGMII模式下，GE端口速率为1.25Gbps，除去报文控制信息，实际传输速率为10Gbps。

SerDes模式下，GE端口速率为1.25Gbps，但是需要做8B/10B编解码，因此实际传输速率也是10Gbps。

SGMII模式和SerDes模式的区别在于——SGMII模式下，MAC和电模块之间需要接PHY芯片；同时，SGMII模式支持自协商模式。

SGMII模式的8B/10B编解码工作通过PHY芯片完成，SerDes模式的8B/10B编解码工作由MAC芯片完成。

在进行电路设计时，当交换的1个Port配置为SerDes模式，它能接光模块和电模块，但是速率是不可协商的，当接光模块，光模块也仅是进行光电或电光的转换，以在光纤中传输，并不涉及到PCS等概念；当配置为SGMII模式，它只能接电模块，因为电模块内部是有PHY和变压器的，所以此时的设计模式就是MAC+PHY+变压器的常规模式。

审核编辑：汤梓红