英文：Ethernet

中文：以太網(wǎng)

標(biāo)準(zhǔn)號：IEEE802.3/802.3u/802.3z/802.3ab/802.3ae

標(biāo)準(zhǔn)制定與維護：IEEE 國際電氣和電子工程師協(xié)會

網(wǎng)址：www.ieee.org

10BASE2: 采用細同軸電纜接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理層規(guī)格 (參見 IEEE 802.3Clause 10.)

10BASE5: 采用粗同軸電纜接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理層規(guī)格 (參見 IEEE 802.3Clause 8.)

10BASE-F:采用光纖電纜接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理層規(guī)格 (參見 IEEE 802.3 Clause15.)

10BASE-T:采用電話雙絞線的IEEE 802.3 10Mb/s物理層規(guī)格 (參見 IEEE 802.3 Clause14.)

100BASE-FX: 采用兩個光纖的IEEE 802.3 100Mb/s 物理層規(guī)格 (見 802.3 clauses 24 &26.)

100BASE-T: 采用雙絞線的IEEE 802.3 100Mb/s物理層規(guī)格 (參見 IEEE 802.3 Clauses 22 and 28.)

100BASE-T2: 采用兩對3類線或更好的平衡線纜的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理層規(guī)格 (參見

IEEE 802.3 Clause 32.)

100BASE-T4: 采用四對3、4、5類線非屏蔽雙絞線的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理層規(guī)格(參見

IEEE 802.3 Clause 23.)

100BASE-TX: 采用兩對5類非屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理層規(guī)格 (參見

IEEE 802.3 Clauses 24 and 25.)

1000BASE-CX: 1000BASE-X 在特制的屏蔽電纜傳輸?shù)慕涌谝?guī)格(參見 IEEE 802.3Clause 39.)

1000BASE-LX: 1000BASE-X 采用單模或多模長波激光器的規(guī)格(參見 IEEE 802.3 Clause 38.)

1000BASE-SX: 1000BASE-X 采用多模短波激光器的規(guī)格(參見 IEEE 802.3 Clause 38.)

1000BASE-T: 采用四對五類平衡電纜的1000 Mb/s 物理層規(guī)格 (參見 IEEE 802.3 Clause 40.)

三類平衡電纜線: 傳輸頻率特性可到16MHz的平衡100 Ω 和120 Ω 電纜，性能符合ISO/IEC 11801: 1995的C類連接性能要求。主要用在10BASE-T。

五類平衡電纜線: 傳輸頻率特性可到100MHz的平衡100 Ω 和120 Ω 電纜，性能符合ISO/IEC 11801: 1995的C類連接性能要求。主要用在100BASE-T、10BASE-T。

以太網(wǎng)接口分為雙絞線(電口)和光纖接口(光口)兩種；電口根據(jù)速率分為三類：10BASE-T、100BASE-T和1000BASE-T(分別對應(yīng)10Mbps、100Mbps和1000Mbps).10Gbps以上一般采用光纖連接。以太網(wǎng)電口標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離為100米，它的接口通常叫RJ45，其傳輸物理層介質(zhì)一般分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)，當(dāng)前常用的UTP線根據(jù)美國線規(guī)標(biāo)準(zhǔn)AWG有3類、4類、5類及超5類等4種。

名稱 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10Gbps

基礎(chǔ)技術(shù)：CSMA/CD載波偵聽多路技術(shù)/沖突檢測

比特時間：不管介質(zhì)速度如何，將比特發(fā)送到介質(zhì)并在介質(zhì)上偵聽到它都需要一定的時間。這段時間稱為比特時間。

碰撞槽時間Slot time: 每種介質(zhì)需要檢測沖突的最大時間. 碰撞槽時間是一個確定有多少設(shè)備可以共享網(wǎng)絡(luò)的重要參數(shù), 碰撞槽時間按照約定的最大網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)上的最大電纜長度計算.

幀間隙Inter Frame Gap: 介質(zhì)在發(fā)送上一個幀后將獲得穩(wěn)定的時間，設(shè)備也獲得了處理幀的時間。此時間稱為幀間隙,其長度是從一個幀的 FCS 字段最后一位到下一個幀的“前導(dǎo)碼”第一位。

擁塞信號: 只要一檢測到?jīng)_突，發(fā)送設(shè)備就會發(fā)送一個 32 位“堵塞”信號以強調(diào)該沖突.

回退定時: 沖突發(fā)生后，所有設(shè)備都讓電纜變成空閑，發(fā)送有沖突的設(shè)備必須再等待一段時間，然后才可以重新發(fā)送沖突的幀。

沖突檢測: 一旦發(fā)生沖突，處于偵聽模式的其它設(shè)備以及所有正在發(fā)送的設(shè)備，將會檢測到信號量的增長, 檢測到?jīng)_突之后，各臺設(shè)備將繼續(xù)發(fā)送，以確保網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都檢測到?jīng)_突。

一、工作原理

基于廣播的以太網(wǎng)中，所有的工作站都可以收到發(fā)送到網(wǎng)上的信息幀。每個工作站都要確認該信息幀是不是發(fā)送給自己的，一旦確認是發(fā)送給自己的，就將它發(fā)送到高一層的協(xié)議層。當(dāng)站點希望傳送信息時，就偵聽電纜。如果線路正忙，它就等到線路空閑為止，否則就立即傳輸。如果兩個或多個站點同時在空閑的電纜上開始傳輸，它們就會沖突，于是所有沖突站點終止傳送，等待一個隨機的時間后，再重復(fù)上述過程。

以太網(wǎng)是Xerox公司發(fā)明的基帶LAN標(biāo)準(zhǔn)，它采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)協(xié)議，速率為10Mbps，傳輸介質(zhì)為同軸電纜。以太網(wǎng)是20世紀70年代為解決網(wǎng)絡(luò)中零散和偶然的堵塞而開發(fā)的，而IEEE802．3標(biāo)準(zhǔn)是在最初的以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上于1980年制定，描述了運行在各種介質(zhì)上CSMA／CD系統(tǒng)的整個家族，速率從1Mbps到10Mbps(現(xiàn)已至10Gbps)

以太網(wǎng)提供的服務(wù)對應(yīng)于OSI參考模型的第一層和第二層，而IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)位于ISO／OSl 7層標(biāo)準(zhǔn)參考模型的第1層(物理層)和第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)，沒有定義邏輯鏈路層，但定義了幾個不同的物理層，而以太網(wǎng)只定義了一個物理層。IEEE802.3的每個物理層協(xié)議都可以從三方面說明其特征，這三方面分別是LAN的速度、信號傳輸方式和物理介質(zhì)類型。

它包括：

載波偵聽

多路訪問

沖突檢測

堵塞信號和隨機回退

載波偵聽：要發(fā)送報文的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在發(fā)送之前必須偵聽，如果設(shè)備檢測到來自其它設(shè)備的信號，就會等待指定的時間后再嘗試發(fā)送。沒有檢測到通信時，設(shè)備將發(fā)送其報文并繼續(xù)偵聽。

多路訪問：如果設(shè)備之間的距離導(dǎo)致一臺設(shè)備的信號延時，則另一臺設(shè)備可能沒有檢測到信號，信號同時發(fā)送。兩者的信號就會混合，報文被毀壞。但剩余信號會混雜在一起繼續(xù)沿介質(zhì)傳播。

沖突檢測:一旦發(fā)生沖突，處于偵聽模式的其它設(shè)備以及所有正在發(fā)送的設(shè)備，將會檢測到信號量的增長。檢測到?jīng)_突之后，各臺設(shè)備將繼續(xù)發(fā)送，以確保網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都檢測到?jīng)_突。

堵塞信號:發(fā)送設(shè)備檢測到?jīng)_突之后，將發(fā)出擁塞信號。通知其它設(shè)備發(fā)生了沖突，以便它們調(diào)用回退算法,延遲到期后，該設(shè)備將恢復(fù)“發(fā)送前偵聽”模式.( 回退算法造成的問題：在兩臺涉及沖突的設(shè)備重新發(fā)送之前，第三臺設(shè)備可能會先行發(fā)送。) 回退算法將使所有設(shè)備在隨機時間內(nèi)停止發(fā)送，以讓沖突消除 .

碰撞槽時間: 每種介質(zhì)需要檢測沖突的最大時間.碰撞槽時間是一個確定有多少設(shè)備可以共享網(wǎng)絡(luò)的重要參數(shù)。碰撞槽時間按照約定的最大網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)上的最大電纜長度計算。

以太網(wǎng)接口有許多，包括物理層與MAC接口,如MII、GII等，也有物理層接口，如RJ45。下面先介紹一下RJ45接口，然后再介紹物理層與MAC層之間的接口。

工作原理：基于廣播的以太網(wǎng)中，所有的工作站都可以收到發(fā)送到網(wǎng)上的信息幀。每個工作站都要確認該信息幀是不是發(fā)送給自己的，一旦確認是發(fā)送給自己的，就將它發(fā)送到高一層的協(xié)議層。當(dāng)站點希望傳送信息時，就偵聽電纜。如果線路正忙，它就等到線路空閑為止，否則就立即傳輸。如果兩個或多個站點同時在空閑的電纜上開始傳輸，它們就會沖突，于是所有沖突站點終止傳送，等待一個隨機的時間后，再重復(fù)上述過程。

工作模式：半雙工和全雙工兩種。

10MBASE-T:采用曼徹斯特編碼,介質(zhì)為非屏蔽雙絞線，拓撲結(jié)構(gòu)是星型，星型中心設(shè)備是集線器，針腳1和2用于發(fā)送數(shù)據(jù)，3和6用于接收數(shù)據(jù)。

100BASE-TX(銅纜)：傳輸媒體為兩對5類UTP電纜，拓撲結(jié)構(gòu)是星型，一對連向集線器，另一對從集線器引出，支持全雙工模式，星型中心設(shè)備是交換機。為減少輻射，采用三電平信號MLT-3碼。為實現(xiàn)對數(shù)據(jù)幀的控制，采用4B/5B編碼，所以實際的信號速率為125Mbps。

100BASE-FX(光纖)：參數(shù)同上，只是介質(zhì)為光纖。

100BASE-T4：傳輸媒體為四對3類或3類以上UTP電纜，其中兩對工作于半雙工模式，其余兩對工作于單工模式，每對線纜上的信息速率為33.3Mbps。為減少輻射的影響，采用8B/6T編碼，即8比特二進制位被映射為6個三進制位(+1，0，-1)，所以每對雙絞線上實際的信號速率為25Mbps。

100BASE-T2：傳輸媒體為兩對3類或3類以上UTP電纜，每對通過雙工器實現(xiàn)全雙工通信。為減少輻射，采用PAM5x5編碼，共有25個符號，其中16個符號用于傳輸數(shù)據(jù)，每個符號包含4比特信息，每對線纜上的信息速率為25Mbps。接收機根據(jù)兩對線纜上接收信號的電平值來確定信號在PAM5x5星座圖上的位置。

注：100MHz PHY基于IEEE802.3協(xié)議，發(fā)射機發(fā)送數(shù)據(jù)的速率是125Mbps，要求信號經(jīng)100m以內(nèi)的雙絞線傳輸后接收機能夠?qū)崿F(xiàn)10卅以下的誤碼率；由于發(fā)送速率較高，又要經(jīng)過100m的傳輸距離，接收信號的質(zhì)量將會因為串?dāng)_的影響而變得非常差，類似以太網(wǎng)的基帶通訊中通常采用時鐘恢復(fù)電路來恢復(fù)數(shù)據(jù)。

1000Base-T：四對 5 類或更高規(guī)格的 UTP 電纜，1000BASE-SX 和 1000BASE-LX 以太網(wǎng)(光纖)，接口采用4D-PAM5編碼方式，采用了5類線中的所有4對差分線，在全雙工模式下達到1000Mbps的傳輸速率。每對線速率125Mbps，每個UI就是8ns。4x125＝500M2使用4D-PAM5編碼方式，2bit為1Baud傳送，實現(xiàn)1000Mbps。

10G BASE-W/R/ X/T：使用10G Base-W(廣域網(wǎng))和10G Base-R(局域網(wǎng))使用64B/66B編碼，10G BASE-X(局域網(wǎng))使用8B/10B編碼，10G BASE-T使用LDPC編碼方式。支持LAN和WAN接口,有效距離可達100km. 而以往的以太網(wǎng)有效傳輸距離不超過5km.

電壓由負到正的跳變?yōu)檫壿嬰娖?，電壓由正到負的跳變定義為邏輯電平0.

100Base-TX:PCS(Physical Coding Sublayer)負責(zé)編碼，PCS通過MII接口接收100Mbps的碼流，PCS將每4bit數(shù)據(jù)編譯成5bit。這就是工程師常說的4B/5B變換。因此，100Base-TX接口在外部測出的速率是125Mbps，一個UI是8ns。PMA(Physical Media Attachment)采用MLT-3電平，編碼遵循NRZ形式。100Base-TX接口信號逢“1”產(chǎn)生電平跳變，而逢“0”時信號電平保持不變。因此100Base-TX接口信號有三個電平，眼圖中一個UI會出現(xiàn)2個“眼睛”。

由于分別采用了MLT-3和PAM-5的編碼方式，令它們的信號基頻均為31.25MHz。使EMI性能提高且傳輸距離遠。

一個Ethernet Packet format以太網(wǎng)包格式如下圖所示。

其傳輸是從上至下，從左到右。其中SFD固定為10101011.接下來就是目標(biāo)地址和源地址，它們的位數(shù)均為48比特，如下圖所示。

其位傳輸順序(除FCS外)是is transmitted least significant bit first.以太網(wǎng)幀最短長為64字節(jié)，最長為1518字節(jié)。

40Gbps和100Gbps通過Optical Transport Network (OTN).網(wǎng)絡(luò)傳輸。即

40GBASE-R：4 lane data path

100GBASE-R：10 lane data path

二、接口結(jié)構(gòu)

RJ45接口

標(biāo)準(zhǔn)：TIA/EIA T568A/T568B(美國電信工業(yè)聯(lián)合會/美國電子工業(yè)協(xié)會)

引腳：8腳

從引針1至引針8對應(yīng)線序為：

T568A：① 白-綠、② 綠、③ 白-橙、④ 藍、⑤ 白-藍、⑥ 橙、⑦ 白-棕、⑧ 棕

T568B：① 白-橙、② 橙、③ 白-綠、④ 藍、⑤ 白-藍、⑥ 綠、⑦ 白-棕、⑧ 棕

兩種國際標(biāo)準(zhǔn)并沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是顏色上的區(qū)別，需要注意的是在連接兩個RJ45水晶頭時必須保證：1、2腳對是一個繞對，3、6腳對是一個繞對，4、5腳對是一個繞對，7、8腳對是一個繞對。在同一個綜合布線系統(tǒng)工程中，只能采用一種連接標(biāo)準(zhǔn)。制作連接線、插座、配線架等一般較多地使用TIA/EIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)，否則，應(yīng)標(biāo)注清楚。

RJ45的性能指標(biāo)：衰減、近端串?dāng)_、插入損耗、回波損耗和遠端串?dāng)_等。

RJ45的性能技術(shù)說明：接觸電阻為2.5mΩ，絕緣電阻為1000mΩ，抗電強度為DC1000V(AC700V)時，一分鐘無擊穿和飛弧現(xiàn)象；卡接簧片表面鍍金或鍍銀，可接線徑為0.4mm～0.6mm；插頭插座可重復(fù)插拔次數(shù)不小于750次；8線接觸針鍍金509(inch)。

以太網(wǎng) 10/100Base-T 接口

以太網(wǎng) 100Base-T4 接口

上述接口有時叫MDI和MDI-X，其說明如下：它們對應(yīng)為DTE側(cè)接口和DCE側(cè)接口，MDI接口的PIN定義如下圖所示。

而MDI－X接口的PIN定義如下圖所示，其收發(fā)方向剛好與MDI接口相反。

現(xiàn)在有些物理層芯片支持MDI和MDI-X自動識別功能，它可以根據(jù)與其相連的對端設(shè)備是DTE還是DCE及使用的是MDI-X還是MDI模式，也可以設(shè)成MDI或MDI-X的固定模式。

下面介紹物理層與MAC層之間的常用接口。包括適用100M/10M的MII和1000M的GII接口。

MII接口

MII：Medium Independent Interface

中文：介質(zhì)獨立接口

引腳：共有18根線(發(fā)送時鐘TCLK、發(fā)送數(shù)據(jù)TXD[0:3]、發(fā)送使能TX_EN、發(fā)送錯誤TX_ERR、載波偵聽CRS、沖突COL共9根信號，接收時鐘RCLK、接收數(shù)據(jù)RXD[0:3]、接收數(shù)據(jù)有效RX_DV、接收錯誤RX_ER共7根信號，管理數(shù)據(jù)時鐘MDC和管理數(shù)據(jù)輸入輸出MDIO 2根，類似IIC)

時鐘：25MHz/2.5MHz

傳輸速率：100Mbps/10Mbps

TXD[3:0]：數(shù)據(jù)發(fā)送信號，共4根信號線；

RXD[3:0]：數(shù)據(jù)接收信號，共4根信號線；

TX_ER：Transmit Error發(fā)送數(shù)據(jù)錯誤提示信號。//同步于TX_CLK，高電平有效，表示TX_ER有效期內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無效。對于10Mbps速率下，TX_ER不起作用；

RX_ER：Receive Error接收數(shù)據(jù)錯誤提示信號。//同步于RX_CLK，高電平有效，表示RX_ER有效期內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無效。對于10Mbps速率下，RX_ER不起作用；

TX_EN：Transmit Enable發(fā)送使能信號。//只在TX_EN有效期內(nèi)傳的數(shù)據(jù)才有效；

RX_DV：Receive Data Valid接收數(shù)據(jù)有效信號，作用類似于發(fā)送通道的TX_EN；

TX_CLK：發(fā)送數(shù)據(jù)參考時鐘。100Mbps速率下，時鐘頻率為25MHz；10Mbps速率下，時鐘頻率為2.5MHz。注意，TX_CLK時鐘的方向是從PHY指向MAC的，因此它的時鐘是由PHY提供的。

RX_CLK：接收數(shù)據(jù)參考時鐘。100Mbps速率下，時鐘頻率為25MHz；10Mbps速率下，時鐘頻率為2.5MHz。RX_CLK也是由PHY提供的。

CRS：Carrier Sense，載波偵測信號。不需要同步于參考時鐘，只要有數(shù)據(jù)傳輸，CRS就有效且只在半雙工模式下有效。

COL：Collision Detected，沖突檢測信號。不需要同步于參考時鐘且只在半雙工模式下有效。

管理接口信號是標(biāo)準(zhǔn)的IIC總線，總線上可以掛最多8個器件，通過地址來區(qū)分，最大數(shù)率可以達到3.4Mb/s。

RMII接口

英文：RMII，Reduced MII

中文：精簡版介質(zhì)獨立接口

引腳：8根。時鐘：50MHz，傳輸速率：1Gbps

管理數(shù)據(jù)接口與MII一樣為IIC。

TXD[1:0]：數(shù)據(jù)發(fā)送信號線，數(shù)據(jù)位寬為2，是MII接口的一半；

RXD[1:0]：數(shù)據(jù)接收信號線，數(shù)據(jù)位寬為2，是MII接口的一半；

TX_EN：Transmit Enable數(shù)據(jù)發(fā)送使能信號，與MII接口一樣；

RX_ER：Receive Error數(shù)據(jù)接收錯誤提示信號，與MII接口一樣；

CLK_REF：Clock Reference外部參考時鐘信號。是由外部時鐘源提供的50MHz參考時鐘，與MII接口不同，MII接口中的接收時鐘和發(fā)送時鐘是分開的，而且都是由PHY芯片提供給MAC芯片的。這里需要注意的是，由于數(shù)據(jù)接收時鐘是由外部晶振提供而不是由載波信號提取，所以在PHY層芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)接收部分需要設(shè)計一個FIFO，用來協(xié)調(diào)兩個不同的時鐘。

CRS_DV：此信號是由MII接口中的RX_DV和CRS兩個信號合并而成。當(dāng)介質(zhì)不空閑時，CRS_DV和RE_CLK相異步的方式給出。當(dāng)CRS比RX_DV早結(jié)束時(即載波消失而隊列中還有數(shù)據(jù)要傳輸時)，就會出現(xiàn)CRS_DV在半位元組的邊界以25MHz/2.5MHz的頻率在0與1之間的來回切換。因此，MAC能夠從CRS_DV中精確的恢復(fù)出RX_DV和CRS。在100Mbps速率時，TX/RX每個時鐘周期采樣一個數(shù)據(jù)；在10Mbps速率時，TX/RX每隔10個周期采樣一個數(shù)據(jù)，因而TX/RX數(shù)據(jù)需要在數(shù)據(jù)線上保留10個周期，相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)發(fā)送10次。當(dāng)PHY層芯片收到有效的載波信號后，CRS_DV信號變?yōu)橛行?#xff0c;此時如果FIFO中還沒有數(shù)據(jù)，則它會發(fā)送出全0的數(shù)據(jù)給MAC，然后當(dāng)FIFO中填入有效的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的開頭是“101010---”交叉的前導(dǎo)碼，當(dāng)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)“01”的比特時，代表正式數(shù)據(jù)傳輸開始，MAC芯片檢測到這一變化，從而開始接收數(shù)據(jù)。當(dāng)外部載波信號消失后，CRS_DV會變?yōu)闊o效，但如果FIFO中還有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，CRS_DV在下一周期又會變?yōu)橛行?#xff0c;然后再無效再有效，知道FIFO中數(shù)據(jù)發(fā)送完為止。

SMII接口

英文：Serial MII

中文：串行MII

信號線：4根， 時鐘：125MHz,傳輸速率：1Gbps

TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)信號，位寬為1；

RXD：接收數(shù)據(jù)信號，位寬為1；

SYNC：收發(fā)數(shù)據(jù)同步信號.每10個時鐘周期置1次高電平，指示同步。

CLK_REF：所有端口共用的一個參考時鐘，頻率為125MHz(100Mbps速率要用125MHz時鐘,因為在每8位數(shù)據(jù)中會插入2位控制信號)。

TXD/RXD以10比特為一組，以SYNC為高電平來指示一組數(shù)據(jù)的開始，在SYNC變高后的10個時鐘周期內(nèi)，TXD上依次輸出的數(shù)據(jù)是：TXD[7:0]、TX_EN、TX_ER,控制信號的含義與MII接口中的相同；RXD上依次輸出的數(shù)據(jù)是：RXD[7:0]、RX_DV、CRS, RXD[7:0]的含義與RX_DV有關(guān)，當(dāng)RX_DV為有效時(高電平1)，RXD[7:0]上傳輸?shù)氖俏锢韺咏邮盏臄?shù)據(jù);當(dāng)RX_DV為無效時(低電平0)，RXD[7:0]上傳輸?shù)氖俏锢韺拥臓顟B(tài)信息數(shù)據(jù)。見下表：

當(dāng)速率為10Mbps時，每一組數(shù)據(jù)要重復(fù)10次，MAC/PHY芯片每10個周期采樣一次。MAC/PHY芯片在接收到數(shù)據(jù)后會進行串/并轉(zhuǎn)換。

SSMII接口

英文：Serial Sync MII

中文：串行同步MII接口

跟SMII接口很類似，只是收發(fā)使用獨立的參考時鐘和同步時鐘，不再像SMII那樣收發(fā)共用參考時鐘和同步時鐘，傳輸距離比SMII更遠。

信號線：6根，時鐘：125MHz

SSSMII接口

英文：Source Sync Serial MII

中文：源同步串行MII接口

SSSMII與SSMII的區(qū)別在于參考時鐘和同步時鐘的方向，SSMII的TX/RX參考時鐘和同步時鐘都是由PHY芯片提供的，而SSSMII的TX參考時鐘和同步時鐘是由MAC芯片提供的，RX參考時鐘和同步時鐘是由PHY芯片提供的，所以顧名思義叫源同步串行。

信號線：6根

GMII接口

英文：Gigabits Medium Independent Interface

中文：千兆媒體獨立接口

信號線：24根

傳輸速率：1000Mbps(向下兼容10/100Mbps)

工作時鐘：125MHz

與MII接口相比，GMII的數(shù)據(jù)寬度由4位變?yōu)?位，GMII接口中的控制信號如TX_ER、TX_EN、RX_ER、RX_DV、CRS和COL的作用同MII接口中的一樣，發(fā)送參考時鐘GTX_CLK和接收參考時鐘RX_CLK的頻率均為125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。

在這里有一點需要特別說明下，那就是發(fā)送參考時鐘GTX_CLK，它和MII接口中的TX_CLK是不同的，MII接口中的TX_CLK是由PHY芯片提供給MAC芯片的，而GMII接口中的GTX_CLK是由MAC芯片提供給PHY芯片的，兩者方向不一樣。

在實際應(yīng)用中，絕大多數(shù)GMII接口都是兼容MII接口的，所以，一般的GMII接口都有兩個發(fā)送參考時鐘：TX_CLK和GTX_CLK(兩者的方向是不一樣的，前面已經(jīng)說過了)，在用作MII模式時，使用TX_CLK和8根數(shù)據(jù)線中的4根。

RGMII接口

R英文：Reduced GMII

中文：簡化版RGMII接口

信號線：14根 傳輸速率：1000Mbps 時鐘：125MHz(25M/2.5M)

將接口信號線數(shù)量從24根減少到14根(COL/CRS端口狀態(tài)指示信號，這里沒有畫出)，時鐘頻率仍是125MHz，TX/RX數(shù)據(jù)寬度從8為變?yōu)?位，為了保持1000Mbps的傳輸速率不變，RGMII接口在時鐘的上升沿和下降沿都采樣數(shù)據(jù)。在參考時鐘的上升沿發(fā)送GMII接口中TXD[3:0]/RXD[3:0]，在參考時鐘的下降沿發(fā)送GMII接口中的TXD[7:4]/RXD[7:4]。RGMI同時也兼容100Mbps和10Mbps兩種速率，此時參考時鐘速率分別為25MHz和2.5MHz。TX_EN信號線上傳送TX_EN和TX_ER兩種信息，在TX_CLK的上升沿發(fā)送TX_EN，下降沿發(fā)送TX_ER；同樣的，RX_DV信號線上也傳送RX_DV和RX_ER兩種信息，在RX_CLK的上升沿發(fā)送RX_DV，下降沿發(fā)送RX_ER。

SGMII接口

英文：Serial GMII

中文：串行GMII接口

信號線：3根

傳輸速率：1.25Gbps

工作時鐘：625MHz 編碼：8B/10b

收發(fā)各一對差分信號線，時鐘頻率625MHz；在時鐘信號的上升沿和下降沿均采樣；

參考時鐘RX_CLK由PHY提供，是可選的。主要用于MAC側(cè)沒有時鐘的情況，一般情況下，RX_CLK不使用。收發(fā)都可以從數(shù)據(jù)中恢復(fù)出時鐘。

在TXD發(fā)送的串行數(shù)據(jù)中，每8比特數(shù)據(jù)會插入TX_EN/TX_ER 兩比特控制信息；同樣，在RXD接收數(shù)據(jù)中，每8比特數(shù)據(jù)會插入RX_DV/RX_ER 兩比特控制信息，所以總的數(shù)據(jù)速率為1.25Gbps=625Mbps*2.

其實，大多數(shù)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)，直接外接光模塊，而不需要PHY層芯片，此時時鐘速率仍舊是625MHz，不過此時跟SGMII接口不同，SGMII接口速率被提高到1.25Gbps。是因為插入了控制信息，而SerDes端口速率被提高是因為進行了8B/10B變換，本來8B/10B變換是PHY芯片的工作，在SerDes接口中，因為外面不接PHY芯片，此時8B/10B變換在MAC芯片中完成了。8B/10B變換的主要作用是擾碼，讓信號中不出現(xiàn)過長的連“0”和連“1”情況，影響時鐘信息的提取，關(guān)于8B/10B變換知識，我后續(xù)會單獨介紹。

TBI接口

英文：Ten Bit Interface

中文：十?dāng)?shù)據(jù)位接口

工作時鐘：發(fā)送參考時鐘為125MHz，接收參考時鐘為兩個相位差為180°的62.5MHz,和GMII一樣也有PHY環(huán)回控制信號LOOPEN，還有一個信號監(jiān)測LOSS.

傳輸速率：1Gbps

接口數(shù)據(jù)位寬由GMII接口的8位增加到10位，其實，TBI接口跟GMII接口的差別不是很大，多出來的2位數(shù)據(jù)主要是因為在TBI接口下，MAC芯片在將數(shù)據(jù)發(fā)給PHY芯片之前進行了8B/10B變換(8B/10B變換本是在PHY芯片中完成的，前面已經(jīng)說過了)，另外，RX_CLK+/-是從接收數(shù)據(jù)中恢復(fù)出來的半頻時鐘，頻率為62.5MHz，RX_CLK+/-不是差分信號，而是兩個獨立的信號，兩者之間有180度的相位差，在這兩個時鐘的上升沿都采樣數(shù)據(jù)。RX_CLK+/-也叫偽差分信號。除掉上面說到的之外，剩下的信號都跟GMII接口中的相同。

大多數(shù)芯片的TBI接口和GMII接口兼容。在用作TBI接口時，CRS和COL一般不用。

RTBI

英文：Reduced TBI

中文：簡化版TBI

信號線：14根

接口數(shù)據(jù)位寬為5bit，時鐘頻率為125MHz。在時鐘的上升沿和下降沿都采樣數(shù)據(jù)，同RGMII接口一樣，TX_EN線上會傳送TX_EN和TX_ER兩種信息，在時鐘的上升沿傳TX_EN，下降沿傳TX_ER；RX_DV線上傳送RX_DV和RX_ER兩種信息，在RX_CLK上升沿傳RX_DV，下降沿傳RX_ER。

XGMII接口

英文：Extended Gigabits Medium Independent Interface(X代表10)

中文：以太網(wǎng)萬兆媒體獨立接口

信號線：共74根連線

傳輸速率：10Gbps 時鐘：156.25MHz

TXD[31:0]：數(shù)據(jù)發(fā)送通道，32位并行數(shù)據(jù)。

RXD[31:0]：數(shù)據(jù)接收通道，32位并行數(shù)據(jù)。

TXC[3:0]：發(fā)送通道控制信號，TXC=0時，表示TXD上傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)；TXC=1時，表示TXD上傳輸?shù)氖强刂谱址XC[3:0]分別對應(yīng)TXD[31:24], TXD[23:16], TXD[15:8], TXD[7:0]。

RXC[3:0]：接收通道控制信號，RXC=0時，表示RXD上傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)；RXC=1時，表示RXD上傳輸?shù)氖强刂谱址XC[3:0]分別對應(yīng)RXD[31:24], RXD[23:16], RXD[15:8], RXD[7:0]。

TX_CLK：TXD和TXC的參考時鐘，時鐘頻率156.25MHz。在時鐘信號的上升沿和下降沿都采樣數(shù)據(jù)。

156.25MHz * 2 * 32 = 10Gbps 。

RX_CLK：RXD和RXC的參考時鐘，時鐘頻率156.25MHz。在時鐘信號的上升沿和下降沿都采樣數(shù)據(jù)。

單端信號，采用HSTL/SSTL_2邏輯，端口電壓1.5V/2.5V。由于SSTL_2的端口電壓高，功耗大，現(xiàn)在已很少使用。HSTL即High Speed Transceiver Logic，高速發(fā)送邏輯的意思。SSTL，即Stub Series Terminated Logic，短路終止邏輯，主要用于高速內(nèi)存接口，SSTL目前存在兩種標(biāo)準(zhǔn)，SSTL_3是3.3V標(biāo)準(zhǔn)，SSTL_2是2.5V標(biāo)準(zhǔn)。

XAUI接口

英文：Ethernet attachment unit interface

中文：以太網(wǎng)擴展單元接口

信號線：16根(8對差分線，收/發(fā)各4對)

傳輸速率：12.5Gbps

由于受電氣特性的影響，XGMII接口的PCB走線最大傳輸距離僅有7cm，并且XGMII接口的連線數(shù)量太多，給實際應(yīng)用帶來不便，因此，在實際應(yīng)用中，XGMII接口通常被XAUI接口代替，XAUI即10 Gigabit attachment unit interface10G附屬單元接口。XAUI在XGMII的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了XGMII接口的物理距離擴展，將PCB走線的傳輸距離增加到50cm，使背板走線成為可能。

源端XGMII把收發(fā)32位寬度數(shù)據(jù)流分為4個獨立的lane通道，每個lane通道對應(yīng)一個字節(jié)，經(jīng)XGXS(XGMII Extender Sublayer)完成8B/10B編碼后，將4個lane分別對應(yīng)XAUI的4個獨立通道，XAUI端口速率為：2.5Gbps * 1.25 * 4＝12.5Gbps。

在發(fā)送端的XGXS模塊中，將TXD[31:0]/ RXD[31:0],TXC[3:0]/ RXC[3:0], TX_CLK/ RX_CLK轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)從TX Lane[3:0]/ RX Lane[3:0]中發(fā)出去，在接收端的XGXS模塊中，串行數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成并行，并且進行時鐘恢復(fù)和補償，完成時鐘去抖，經(jīng)過5B/4B解碼后，重新聚合成XGMII。

XAUI接口采用差分線，收發(fā)各四對，CML邏輯，AC耦合方式，耦合電容在10nF~100nF之間。XAUI接口可以直接接光模塊，如XENPAK/X2等。也可以轉(zhuǎn)換成一路10G信號XFI，接XFP/SFP+等。有些芯片不支持XAUI接口，只支持XGMII接口，這時可以用專門的芯片進行XGMIIà XAUI接口轉(zhuǎn)換，如BCM8011等。

三、測試驗證

3.1.物理層接口一致性測試

以太網(wǎng)接口的物理層一致性測試包括眼圖、抖動和誤碼率等參數(shù)。測試原理模型如下圖所示。

100M Base-TX測試：IEEE802.3規(guī)范直接引用ANSI X3.184規(guī)范，要求測試FDDI Halt脈沖模板，要經(jīng)過一系列復(fù)雜設(shè)定DUT才能發(fā)出碼流，無論單模多模，波長都是1310nm。

眼圖eye diagram：將不同周期的信號疊加在一起，就可以得到眼圖(Eye Diagram)。眼圖是數(shù)據(jù)通信中常用的性能衡量方法，借助它可以很方便的判斷時序和幅度畸變的影響，圖2顯示了一個眼圖的示例。圖中還用虛線給出了一個MASK圖樣，落在MASK以內(nèi)的點越多，誤碼率自然也就越高，MASK的峰值代表了最佳抽樣時刻。左側(cè)的眼圖代表不存在抖動的情況；中間的圖樣中存在抖動，但抖動不是特別嚴重；右側(cè)的抖動則比較嚴重，MASK的一部分被遮蓋住了，這時就會存在較大的誤碼率。

眼圖測試設(shè)備:數(shù)字存儲示波器(DSO：Digital Storage Oscilloscope)。

3.2.性能測試

吞吐量(Throughput)：網(wǎng)絡(luò)不丟幀情況下的最大幀轉(zhuǎn)發(fā)速率。

時延(Latency)：存儲轉(zhuǎn)發(fā)和比特轉(zhuǎn)發(fā)。

丟幀率(Frame Loss Rate)：在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定狀態(tài)下由于網(wǎng)絡(luò)資源缺乏造成的不能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀和總數(shù)據(jù)幀的百分比。

背靠背(Back-to-Back)：長度固定的數(shù)據(jù)包以最小間隔的速率(即對應(yīng)介質(zhì)的最大速率)向設(shè)備發(fā)包，不丟包的最大數(shù)目。

3.3. 功能測試

組播功能測試

MAC地址表深度測試

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的以太网口差分电平_以太网接口学习笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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