TMS320C6455的千兆网开发基础：以太网接口MII RMII GMII和RGMI

只看该作者 · 2017-10-26 10:49

1、TMS320c6455的以太网接口

C6455支持的以太网MAC和PHY之间的接口模式有4种：MII RMII GMII和RGMII。
其中前三种使用一组管脚，电平一致；RGMII是一组独立的管脚，并且电平和前面的3个也不同。
电平的差别：前三种都是3.3V，RGMII的电平为1.5V和1.8V。使用这个需要仔细阅读手册。

下面对各种接口模式进行说明：

MII【Media Independant Interface 】

即媒体独立接口，也叫介质无关接口。它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口(图1)。数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。MII数据接口总共需16个信号。管理接口是个双信号接口：一个是时钟信号，另一个是数据信号。通过管理接口，上层能监视和控制PHY。

MII标准接口用于连快Fast Ethernet MAC-block与PHY。“介质无关”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。在其他速率下工作的与 MII等效的接口有：AUI（10M　以太网）、GMII（Gigabit　以太网）和XAUI（10-Gigabit　以太网）。MII总线在IEEE802.3中规定的MII总线是一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器（MAC）相连接的通用总线。网络控制器可以用同样的硬件接口与任何PHY通信。

GMII (Gigabit MII)

GMII是8bit并行同步收发接口，采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。
GMII接口数据结构符合IEEE以太网标准。该接口定义见IEEE 802.3-2000。
发送器：
◇ GTXCLK——吉比特TX..信号的时钟信号（125MHz）
◇ TXCLK——10/100M信号时钟
◇ TXD[7..0]——被发送数据
◇ TXEN——发送器使能信号
◇ TXER——发送器错误（用于破坏一个数据包）
注：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信号，TXD、TXEN、TXER信号与此时钟信号同步。否则，在10/100M速率下，PHY提供TXCLK时钟信号，其它信号与此信号同步。其工作频率为25MHz（100M网络）或2.5MHz（10M网络）。
接收器：
◇ RXCLK——接收时钟信号（从收到的数据中提取，因此与GTXCLK无关联）
◇ RXD[7..0]——接收数据
◇ RXDV——接收数据有效指示
◇ RXER——接收数据出错指示
◇ COL——冲突检测（仅用于半双工状态）
管理配置
◇ MDC——配置接口时钟
◇ MDIO——配置接口I/O
管理配置接口控制PHY的特性。该接口有32个寄存器地址，每个地址16位。其中前16个已经在“IEEE 802.3,2000-22.2.4 Management Functions”中规定了用途，其余的则由各器件自己指定。

RMII:Reduced Media Independant Interface

简化媒体独立接口
是标准的以太网接口之一，比MII有更少的I/O传输。
关于RMII口和MII口的问题
RMII口是用两根线来传输数据的，
MII口是用4根线来传输数据的，
GMII是用8根线来传输数据的。
GMII和RMII都是并行传输并需要随路时钟。
MII/RMII只是一种接口，对于10M线速,MII的速率是2.5M，RMII则是5M；对于100M线速，MII的速率是25M，RMII则是50M。

MII/RMII用于传输以太网包，在MII/RMII接口是4/2bit的，在以太网的PHY里需要做串并转换、编解码等才能在双绞线和光纤上进行传输，其帧格式遵循IEEE 802.3(10M)/IEEE 802.3u(100M)/IEEE 802.1q(VLAN)。
以太网帧的格式为：前导符+开始位+目的mac地址+源mac地址+类型/长度+数据+padding(optional)+32bitCRC
如果有vlan，则要在类型/长度后面加上2个字节的vlan tag，其中12bit来表示vlan id，另外4bit表示数据的优先级!

RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）

简化的吉比特媒体独立接口称为RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）。采用RGMII的目的是降低电路成本，使实现这种接口的器件的引脚数从25个减少到12个。

　　支持传输速率：10M/100M/1000Mb/s ，其对应clk 信号分别为：2.5MHz/25MHz/125MHz. 12pin 脚分别为：Tx_c, Tx_ctl, Tx_data*4, Rx_c, Rx_ctl, Rx_data*4.

　　一般用在MAC 和 PHY 之间的通信上。

　　RGMII is a reduced pin count interface that can simplify design by reducing the interface pin count from the 25pins used in the GMII interface to 12. It can lower system cost compared to existing GMII or TBI interfaces by reducing the number of layers required to route high density networking solutions. Using RGMII, fewer pins are required for the MAC/switch ASIC, which can reduce the MAC/switch cost by enabling smaller die sizes than would be possible with GMII or TBI. However, the RGMII specification calls for a timing delay on both the receive signal and the transmit signal for each port that must be implemented in a board level trace. These trace lengths are typically arranged in a spiral on the board that takes approximately one square inch of board space per trace. Broadcom offers an alternative timing solution that eliminates the need for the timing delay traces. Assuming a one-inch space requirement per trace for both transmit and receive signals on 48 ports, elimination of the timing delay traces can save 96 square inches of layout space.

SGMII--Serial Gigabit Media Independent Interface

SGMII是PHY与MAC之间的接口，类似与GMII和RGMII，只不过GMII和RGMII都是并行的，而且需要随路时钟，PCB布线相对麻烦，而且不适应背板应用。而SGMII是串行的，不需要提供另外的时钟，MAC和PHY都需要CDR去恢复时钟。另外SGMII是有8B/10b编码的，速率是1.25G。

XGMII

XGMII--10 Gigabit Media Independent Interface 是“10Gb独立于媒体的接口”，X对应罗马数字10
SGMII为串行吉比特媒体独立接口，SGMII 提供了速率为 10/100/1000 Mbps 的全双工 BASE-T 功能
在光传输里，应用在以太网板上。如果把SGMII PHY单独做成一个模块，它和以太网板上的MAC控制直接的关系是怎样的呢？SGMII是PHY与MAC之间的接口，类似与GMII和RGMII，只不过GMII和RGMII都是并行的，而且需要随路时钟，PCB布线相对麻烦，而且不适应背板应用。而SGMII是串行的，不需要提供另外的时钟，MAC和PHY都需要CDR去恢复时钟。另外SGMII是有8B/10b编码的，速率是1.25GSFP SGMII与普通SFP相差很大，前者百兆速率可用在千兆位的SFP端口，而普通的SFP就不能，这样的差别可以方便客户以后的网络升级。大家可以看一下具体的SFP SGMII光模块系列资料。