以太网PHY基础（1）

paper_tigers

于 2024-06-25 19:45:26 发布

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分类专栏：以太网文章标签：硬件工程

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了解以太网 PHY 的各种 MII 接口。

一. 数据接口 MII

1.1 MII

MII 介质独立接口提供 PHY 和 MAC 之间数据的一个访问接口，支持10BASE-Te 和 100BASE-TX 协议。下图以 microchip 的 KSZ8051 为例展示了 MII相关信号。

发送侧TX：

TXC：由 PHY 提供给 MAC 的参考时钟，10Mbps 下是 2.5MHz，100Mbps 下是 25MHz，作为 TXEN 和 4bit TXD 的采样参考时钟。TXEN 为高时标志着 MAC 侧准备发送数据。为低时 PHY 侧忽略TXD 上的数据。

接收侧RX：

RXC：由 PHY 提供给 MAC，作为 RXDV 和 4bit RXD 的采样参考时钟。在 10Mbps 下，当 CRS有效时，RXC 由 RXD 恢复出来，当线路处于 Idle 或者 Link down 时，RXC 由 PHY 的参考时钟提供。是 2.5MHz,100Mbps 下是 25MHz，作为 TXEN 和 4bit TXD 的采样参考时钟。RXDV 为高时标志着 PHY 侧准备发送数据。为低时 PHY 侧忽略TXD 上的数据。

状态信号：

CRS：在 10Mbps 下，当检测到数据帧的前导码 preamble 有效时 PHY侧输出 CRS 为高，检测到数据帧的结束标志 EOL 时，CRS 为低。在 100Mbps 下，当检测到数据帧的起始标志或者 J/K 码时 CRS 为高，检测到数据帧的结束标志或者 T/R 码时，CRS 为低，另外 PMA 子层检测到 Idle 没有 T/R 码时置 CRS 为低。

COL：在器件处于半双工模式时，当发送 TX 和接收 RX 同时在线路上操作数据时，PHY 侧输出COL 信号给 MAC 指示链路上信号发生碰撞。

当链路两端都是全双工时，收发信号链路相互独立，RX 通道不检测，TX 通道一直允许发送，不会产生 collision；当链路一端是全双工，另一端是半双工时，半双工侧设备的 RX 通道一直检测链路上有无数据，当全双工侧 TX 通道一直发送时，半双工侧的 TX 处于待机状态。

PHY 和 MAC 间的MII信号连接：

1.2 RMII

RMII 接口下，TXD 和 RXD 由 4bit 位宽变为 2bit 位宽，参考时钟为 50MHz。

PHY 和 MAC 的 RMII 信号在 25M 时钟和 50M 时钟的连接

1.3 GMII

TXD 8bit 数据，TXEN、TXER 同步于 GTXCLK（125MHz，千兆速率下由 MAC 到 PHY），兼容10M 和 100M，10M 和 100M 速率下使用 TXCLK 分别是 2.5MHz 和 25MHz（由 PHY 到 MAC）。

RXD 8bit 数据，RXDV、RXER 同步于 RXCLK（由 PHY 到 MAC 的数据恢复出的 CLK），兼容10M 和 100M，10M 和 100M 速率下使用 TXCLK 分别是 2.5MHz 和 25MHz（由 PHY 到 MAC）。

1.4 RGMII

TXD 4bit 数据，TXCTL 在 GTXCLK（125MHz，千兆速率下由 MAC 到 PHY）的上升沿和下降沿采样的数据分别表示 TXEN 和 TXER。RGMII 模式下数据双沿采样。低4位在上升沿采样高4为在下降沿采样。

RGMII 兼容10M 和 100M，10M 和 100M 速率下使用 TXCLK 分别是 2.5MHz 和 25MHz（由 MAC产生）。在接收数据期间，RGMII的RXCLK会在时钟脉冲上进行延展来适应数据的发送时钟。

RXD 4bit 数据，RXCTL 在 RXCLK （125MHz，千兆速率下由 PHY 到 MAC）的上升沿和下降沿采样的数据分别表示 RXDV 和 RXER。RXCLK 为125MHz，双沿采样。

1.5 SGMII

信号包括发送 TXP/N（1.25G，从 MAC 到 PHY），接收 RXP/N（1.25G，从 PHY 到 MAC）4 根数据线，6 线多了一组 CLK 差分信号（625MHz，从 PHY 到 MAC）。物理连接上交流耦合，信号接收端注意 100 欧姆端接电阻。SGMII 采用 8B10B 编码，增加的 2bit 数据是控制信号，RXDV和 RXER、TXER 和 TXEN 编入 8bit 数据中构成 10bit。