百兆网口设计

1.网口简介

1.1.网口的发展历程：

        从网络接口的产生，网口经历了10M、100M、千兆以及万兆的发展，目前在消费类的电子产品上百兆和千兆用的非常多，万兆一般用在工业产品上。

        物理层功能：定义电压、接口、线缆标准、传输距离等。物理层和我们硬件设计关系非常大。

        数据链路层的功能：物理地址定义，链路的建立。局域网的通信。数据链路层设备：Modem、交换机、网桥。

        网络层的功能：寻址和路由选择，广播信息控制，多点发送信息控制，流量管制，提供WAN连接。网络层设备：路由器。

        传输层功能：建立应用间的端到端连接，为数据传输提供连接服务。

        传输层协议：TCP/IP协议栈的TCP协议和UDP协议。

1.2.网口电路拓扑结构

        我们在设计网口的时候不管是百兆网还是千兆网它们的拓扑结构都是一样的。

        首先是MAC，MAC是处理器内部的一个控制器，MAC是媒体访问控制子层协议。该协议位于OSI七层协议中数据链路层。MAC的接口形式GMII，MII，SGMII，RGMII，MAC的接口是不能直接连到外边网线上去用的，因为它不是物理层的而是数据链路层的。所以要用一个物理层芯片也就是PHY芯片。

        PHY芯片作用：

        接收MAC过来的数据进行处理，串并转换，按照物理层编码方式进行编码，再变为模拟信号发送出去。

        在收发数据时检测网络上是否有数据在传输，如果有则等待，一旦检测到网络空闲，则发送下一个数据。

        冲突检测可以检测到数据冲突，然后各自等待一个随机的时间重新发送数据。在发数据的时候检测另一端有没有数据发过来，如果有则发送失败，等没有冲突之后再发。

1.3.以太网MAC和PHY之间接口

        以太网MAC和PHY之间接口，常用的有MII、RMII、GMII、RGMII 等。

        MII（Medium Independent Interface，媒体独立接口）：MII 支持 10Mbps和100Mbps的操作，数据位宽为4位，在100Mbps传输速率下，时钟频率为25Mhz（位宽4*时钟25M=100M）。“媒体独立”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。MII接口一共有16根线。

        RMII（Reduced MII）：RMII是MII的简化版，数据位宽为2位，在100Mbps传输速率下，时钟频率为 50Mhz。

        GMII（Gigabit MII）：GMII接口向下兼容 MII接口，支持10Mbps、100Mbps和1000Mbps的操作，数据位宽为8位，在1000Mbps传输速率下，时钟频率为125Mhz。