MII、GMII、XAUI等交换接口

交换接口交换接口•MII接口•GMII接口接•XAUI接口•SMII接口•XENPAK接口XENPAK接口•SFP接口•GBIC接口•SERDES接口•SERDES接口•SGMII接口•RGMII接口S3MII接口•S3MII接口•XFP接口1接口概述范围接口概述范围1.参考标准2接口概述2.接口概述3.信号数量4.信号速率与带宽信号电平5.信号电平6.PCB及原理设计要点7.编码方式8.测试指标9.测试方法2MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口1、参考标准《IEEEStd802.3-2002》《》2、接口概述MII接口由两个独立的数据通道、各个数据通道的控制／状态／时钟信号以及MII管理接口信号组成MII管理接口信号组成。图1.1MII接口的OSI网络模型3MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口3、信号数量：MII接口为点对点连接，加上MDC/MDIO管理信号，共有18根引脚，其引脚定义MII接口为点对点连接，加上MDC/MDIO管理信号，共有18根引脚，其引脚定义如下：4MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口4、信号速率与带宽100Mbps模式下MII接口时钟频率为25MHz；数据通路为４位并行通路，且MII接口上传送的信号不需经过编码，故信号带宽昀高为25*４=100Mbps。10Mbps模式下MII接口时钟频率为2.5MHz；数据通路为４位并行通路，且MII接口上传送的信号不需经过编码，故信号带宽昀高为2.5*４=10Mbps。5MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口5、信号电平使用TTL电平标准设备工作电压兼容50V与33V需注意当MII接口的状使用TTL电平标准，设备工作电压兼容5.0V与3.3V。需注意，当MII接口的状态发生改变时，MII接口的接收端的直流输入电压相对地信号的容限为0~5.5V；发送端的高电平输入相对地信号的容限为-1.8V~7.3V。瞬时持续时间不能超过15ns瞬时源阻抗不能小于（68×085＝）578欧姆超过15ns。瞬时源阻抗不能小于（68×0.85＝）57.8欧姆。特性阻抗Zo应为68欧姆±15％。驱动器端的电气特性：直流特性：输出的高逻辑电平Voh应不小于2.4V，输出电流Ioh为－4.0mA。输出的低电平Vol应不大于0.4V，输出电流为4.0mA。接收端的电气特性：门限电压：高电平需大于等于2.00V，应此Vihmin=2.00V。低电平需小于等于0.8V，因此，Vilmax＝0.8V。介于Vilmax与Vihmin之间的信号为无效信号。6MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口6、PCB及原理设计要点规范指出，允许在MII接口信号（除了COL/MDC/MDIO信号）上进行弱下拉操规范指出允许在接信号除了//信号进行弱下拉操作．允许在COL信号上进行弱上拉操作；允许MDIO信号在靠近MAC端使用2kΩ±5%电阻进行下拉操作，与TX_CLK信号同步的信号包括TX_EN：TXD3:0；TX_ER．这些信号均需由PHY端在TX_CLK信号的上升沿进行采样，需要做等长处理与RXCLK信号同步的信号包括RXDVRXD30RXER这些信号均处理；与RX_CLK信号同步的信号包括RX_DV：RXD3:0；RX_ER．这些信号均需由MAC端在RX_CLK信号的上升沿进行采样．需要做等长处理。7MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口7、编码方式MII接口传输帧格式：MII接口传输帧格式：发送端时序图发送端时序图：8MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口发送端数据编解码对应表接收端时序图：9MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口接收端数据编解码对应表管理接口传输帧格式管理接口传输帧格式10MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口8、测试指标发送端指标发送端指标高电平时间是指信号电平大于或等于Vih(min)的持续时间低电平时间是指高电平时间是指信号电平大于或等于Vih(min)的持续时间．低电平时间是指信号电平小于或等于Vil(max)的持续时间．与TX_CLK信号同步的信号包括TX_EN；TXD3:0；TX_ER．这些信号均需由PHY端在TXCLK信号的上升沿进行采样端在TX_CLK信号的上升沿进行采样MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口接收指标与RX_CLK信号同步的信号包括RX_DV；RXD3:0；RX_ER．这些信号均需由MAC端在RXCLK信号的上升沿进行采样端在RX_CLK信号的上升沿进行采样．MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口MDIO相对MDC信号的时序关系MDIO(ManagementDataInput/Output)为双向信号可以被PHY端或者是MACMDIO(ManagementDataInput/Output)为双向信号，可以被PHY端或者是MAC端所驱动．当MDIO信号被MAC端驱动时，规范定义了PHY端的建立保持时间，如下图所示，测试点为靠近PHY端：MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口当MDIO信号由PHY端驱动时，MAC在MDC信号的上升沿进行采样．PHY端MDIO信号的输出延迟指标如下图所示（测量点为靠近MAC端）号的输出延指标如下图所示测量点为靠端MII（mediaindependentinterface）接口MII（mediaindependentinterface）接口9、测试方法直流指标可直接调用示波器中的pkpk、Top、Base测试项直接进行测试。交流直流指标可直接调用示波器中的pkpk、Top、Base测试项直接进行测试。交流指标可以调用Setuptime，Holdtime测试项测试。测试指标如下表格进行测试验收GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口1、参考标准：《IEEEStd802.3-2002》2、接口概述GMII接口是一个工作在125Mhz时钟下的8/10比特宽的数据总线接口。GMII由两个独立的数据通道、接收和发送各个数据通道的控制信号、网络状态信号、各个数据通道的时钟信号以及管理接口信号组成。在GMII中有一个在1000Mb/s速度工作时使用的独立时钟信号，协调子层接口使各种更高速度的PHY可以连接到千兆位MAC引擎上。GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口3、接口信号介绍GMII接口为点对点连接，信号线有GTXCLK、RXCLK、TXD[0：7]、RXD[0：7]GMII接口为点对点连接，信号线有GTXCLK、RXCLK、TXD[0：7]、RXD[0：7]、TXER、TXEN、COL、RXER、RXDV、CRS，一共24根信号线。其中COL和CRS信号与时钟无关，其余信号是时钟同步信号。GMII规范规定GMII接口同MII接口共享信号线信号对应方式如下图GMII规范规定，GMII接口同MII接口共享信号线，信号对应方式如下图。GMII，MII输入输出引脚定义对照GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口4、信号电平DC指标：IEEE802.3ae-2002规范指标GMII接口DC指标GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口AC指标：IEEE802.3ae-2002规范指出，所有的GMII接口信号都是点对点连接。对于GMII接口接收端信号电压，IEEE802.3ae-2002规范给出了一个模板于接接收端信号电压规范给出了个模板GMII接口接收端信号电压模板接口接收端信号电压模板GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口5、PCB及原理设计要点•PCB设计要点：IEEE802.3ae-2002规范没有给出PCB设计要求。在实际设计中，一般要求进行阻抗控制，单端阻抗控制在50欧。且要求TXD、GTXCLK、TXENTXER信号之间作等长处理RXDRXCLKRXDVRXER信号之间做等长TXEN、TXER信号之间作等长处理，RXD、RXCLK、RXDV、RXER信号之间做等长处理。•原理设计要点：所有信号一对一连接，尽可能不分叉。一般要求要在信号的发送端根据走线长短和芯片特性加上相应的阻抗匹配电路。GMII(GibitMdiIddtItf)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口6、信号速率以及带宽•GMII接口工作频率昀高为125MHz，数据通路为8位并行通路，且GMII接口上GMII接口工作频率昀高为125MHz，数据通路为8位并行通路，且GMII接口上传送的信号不需经过编码，故信号带宽昀高为125*8=1000Mbps。•由于GMII接口要向下兼容，故GMII接口必须支持1000M、100M及10M的工作带宽宽。接口信号的工作频率GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口7、编码方式GMII接口是基于MII接口的，在数据传输中不对数据进行编码，TXD、RXD数GMII接口是基于MII接口的，在数据传输中不对数据进行编码，TXD、RXD数据线直接传送原始数据。控制信息由TXEN、TXER、RXDV、RXER、COL、CRS信号线传送。GMII传输帧格式GMII传输帧格式GMII接口发送和接收数据位都为8位宽度，故一个时钟周期可以传输和接收一个字节的数据，每个数据位对应的数据如下图GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口TXD，TXEN，TXER在不同操作下的编码说明如下图TXEN、TXER、TXD编码表GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口RXD，RXDV，RXER在不同操作下的编码说明如下图编表RXDV、RXER、RXD编码表GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependen