英文：Ethernet

中文：以太網

標準號：IEEE802.3/802.3u/802.3z/802.3ab/802.3ae

標準制定與維護：IEEE 國際電氣和電子工程師協會

網址：www.ieee.org

10BASE2: 采用細同軸電纜接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理層規格 (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 物理層規格 (見 802.3 clauses 24 &26.)

100BASE-T: 采用雙絞線的IEEE 802.3 100Mb/s物理層規格 (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 物理層規格 (參見

IEEE 802.3 Clauses 24 and 25.)

1000BASE-CX: 1000BASE-X 在特制的屏蔽電纜傳輸的接口規格(參見 IEEE 802.3Clause 39.)

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

1000BASE-SX: 1000BASE-X 采用多模短波激光器的規格(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。

以太網接口分為雙絞線(電口)和光纖接口(光口)兩種；電口根據速率分為三類：10BASE-T、100BASE-T和1000BASE-T(分別對應10Mbps、100Mbps和1000Mbps).10Gbps以上一般采用光纖連接。以太網電口標準傳輸距離為100米，它的接口通常叫RJ45，其傳輸物理層介質一般分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)，當前常用的UTP線根據美國線規標準AWG有3類、4類、5類及超5類等4種。

名稱 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10Gbps

基礎技術：CSMA/CD載波偵聽多路技術/沖突檢測

比特時間：不管介質速度如何，將比特發送到介質并在介質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備可以共享網絡的重要參數, 碰撞槽時間按照約定的最大網絡體系結構上的最大電纜長度計算.

幀間隙Inter Frame Gap: 介質在發送上一個幀后將獲得穩定的時間，設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“前導碼”第一位。

擁塞信號: 只要一檢測到沖突，發送設備就會發送一個 32 位“堵塞”信號以強調該沖突.

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

沖突檢測: 一旦發生沖突，處于偵聽模式的其它設備以及所有正在發送的設備，將會檢測到信號量的增長, 檢測到沖突之后，各臺設備將繼續發送，以確保網絡上的所有設備都檢測到沖突。

一、工作原理

基于廣播的以太網中，所有的工作站都可以收到發送到網上的信息幀。每個工作站都要確認該信息幀是不是發送給自己的，一旦確認是發送給自己的，就將它發送到高一層的協議層。當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，再重復上述過程。

以太網是Xerox公司發明的基帶LAN標準，它采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)協議，速率為10Mbps，傳輸介質為同軸電纜。以太網是20世紀70年代為解決網絡中零散和偶然的堵塞而開發的，而IEEE802．3標準是在最初的以太網技術基礎上于1980年制定，描述了運行在各種介質上CSMA／CD系統的整個家族，速率從1Mbps到10Mbps(現已至10Gbps)

以太網提供的服務對應于OSI參考模型的第一層和第二層，而IEEE802.3以太網標準位于ISO／OSl 7層標準參考模型的第1層(物理層)和第2層(數據鏈路層)，沒有定義邏輯鏈路層，但定義了幾個不同的物理層，而以太網只定義了一個物理層。IEEE802.3的每個物理層協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：要發送報文的所有網絡設備在發送之前必須偵聽，如果設備檢測到來自其它設備的信號，就會等待指定的時間后再嘗試發送。沒有檢測到通信時，設備將發送其報文并繼續偵聽。

多路訪問：如果設備之間的距離導致一臺設備的信號延時，則另一臺設備可能沒有檢測到信號，信號同時發送。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沿介質傳播。

沖突檢測:一旦發生沖突，處于偵聽模式的其它設備以及所有正在發送的設備，將會檢測到信號量的增長。檢測到沖突之后，各臺設備將繼續發送，以確保網絡上的所有設備都檢測到沖突。

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

碰撞槽時間: 每種介質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備可以共享網絡的重要參數。碰撞槽時間按照約定的最大網絡體系結構上的最大電纜長度計算。

以太網接口有許多，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：基于廣播的以太網中，所有的工作站都可以收到發送到網上的信息幀。每個工作站都要確認該信息幀是不是發送給自己的，一旦確認是發送給自己的，就將它發送到高一層的協議層。當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,介質為非屏蔽雙絞線，拓撲結構是星型，星型中心設備是集線器，針腳1和2用于發送數據，3和6用于接收數據。

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

100BASE-FX(光纖)：參數同上，只是介質為光纖。

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個符號用于傳輸數據，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協議，發射機發送數據的速率是125Mbps，要求信號經100m以內的雙絞線傳輸后接收機能夠實現10卅以下的誤碼率；由于發送速率較高，又要經過100m的傳輸距離，接收信號的質量將會因為串擾的影響而變得非常差，類似以太網的基帶通訊中通常采用時鐘恢復電路來恢復數據。

1000Base-T：四對 5 類或更高規格的 UTP 電纜，1000BASE-SX 和 1000BASE-LX 以太網(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1000Mbps。

10G BASE-W/R/ X/T：使用10G Base-W(廣域網)和10G Base-R(局域網)使用64B/66B編碼，10G BASE-X(局域網)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. 而以往的以太網有效傳輸距離不超過5km.

電壓由負到正的跳變為邏輯電平1，電壓由正到負的跳變定義為邏輯電平0.

100Base-TX:PCS(Physical Coding Sublayer)負責編碼，PCS通過MII接口接收100Mbps的碼流，PCS將每4bit數據編譯成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.接下來就是目標地址和源地址，它們的位數均為48比特，如下圖所示。

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

40Gbps和100Gbps通過Optical Transport Network (OTN).網絡傳輸。即

40GBASE-R：4 lane data path

100GBASE-R：10 lane data path

二、接口結構

RJ45接口

標準：TIA/EIA T568A/T568B(美國電信工業聯合會/美國電子工業協會)

引腳：8腳

從引針1至引針8對應線序為：

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

兩種國際標準并沒有本質的區別，只是顏色上的區別，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工程中，只能采用一種連接標準。制作連接線、插座、配線架等一般較多地使用TIA/EIA-568-B標準，否則，應標注清楚。

RJ45的性能指標：衰減、近端串擾、插入損耗、回波損耗和遠端串擾等。

RJ45的性能技術說明：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；插頭插座可重復插拔次數不小于750次；8線接觸針鍍金509(inch)。

以太網 10/100Base-T 接口

以太網 100Base-T4 接口

上述接口有時叫MDI和MDI-X，其說明如下：它們對應為DTE側接口和DCE側接口，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，其收發方向剛好與MDI接口相反。

現在有些物理層芯片支持MDI和MDI-X自動識別功能，它可以根據與其相連的對端設備是DTE還是DCE及使用的是MDI-X還是MDI模式，也可以設成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：介質獨立接口

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

時鐘：25MHz/2.5MHz

傳輸速率：100Mbps/10Mbps

TXD[3:0]：數據發送信號，共4根信號線；

RXD[3:0]：數據接收信號，共4根信號線；

TX_ER：Transmit Error發送數據錯誤提示信號。//同步于TX_CLK，高電平有效，表示TX_ER有效期內傳輸的數據無效。對于10Mbps速率下，TX_ER不起作用；

RX_ER：Receive Error接收數據錯誤提示信號。//同步于RX_CLK，高電平有效，表示RX_ER有效期內傳輸的數據無效。對于10Mbps速率下，RX_ER不起作用；

TX_EN：Transmit Enable發送使能信號。//只在TX_EN有效期內傳的數據才有效；

RX_DV：Receive Data Valid接收數據有效信號，作用類似于發送通道的TX_EN；

TX_CLK：發送數據參考時鐘。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：接收數據參考時鐘。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，只要有數據傳輸，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。

管理接口信號是標準的IIC總線，總線上可以掛最多8個器件，通過地址來區分，最大數率可以達到3.4Mb/s。

RMII接口

英文：RMII，Reduced MII

中文：精簡版介質獨立接口

引腳：8根。時鐘：50MHz，傳輸速率：1Gbps

管理數據接口與MII一樣為IIC。

TXD[1:0]：數據發送信號線，數據位寬為2，是MII接口的一半；

RXD[1:0]：數據接收信號線，數據位寬為2，是MII接口的一半；

TX_EN：Transmit Enable數據發送使能信號，與MII接口一樣；

RX_ER：Receive Error數據接收錯誤提示信號，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，由于數據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層芯片內的數據接收部分需要設計一個FIFO，用來協調兩個不同的時鐘。

CRS_DV：此信號是由MII接口中的RX_DV和CRS兩個信號合并而成。當介質不空閑時，CRS_DV和RE_CLK相異步的方式給出。當CRS比RX_DV早結束時(即載波消失而隊列中還有數據要傳輸時)，就會出現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中精確的恢復出RX_DV和CRS。在100Mbps速率時，TX/RX每個時鐘周期采樣一個數據；在10Mbps速率時，TX/RX每隔10個周期采樣一個數據，因而TX/RX數據需要在數據線上保留10個周期，相當于一個數據發送10次。當PHY層芯片收到有效的載波信號后，CRS_DV信號變為有效，此時如果FIFO中還沒有數據，則它會發送出全0的數據給MAC，然后當FIFO中填入有效的數據幀，數據幀的開頭是“101010---”交叉的前導碼，當數據中出現“01”的比特時，代表正式數據傳輸開始，MAC芯片檢測到這一變化，從而開始接收數據。當外部載波信號消失后，CRS_DV會變為無效，但如果FIFO中還有數據要發送時，CRS_DV在下一周期又會變為有效，然后再無效再有效，知道FIFO中數據發送完為止。

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：發送數據信號，位寬為1；

RXD：接收數據信號，位寬為1；

SYNC：收發數據同步信號.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位數據中會插入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據的開始，在SYNC變高后的10個時鐘周期內，TXD上依次輸出的數據是：TXD[7:0]、TX_EN、TX_ER,控制信號的含義與MII接口中的相同；RXD上依次輸出的數據是：RXD[7:0]、RX_DV、CRS, RXD[7:0]的含義與RX_DV有關，當RX_DV為有效時(高電平1)，RXD[7:0]上傳輸的是物理層接收的數據;當RX_DV為無效時(低電平0)，RXD[7:0]上傳輸的是物理層的狀態信息數據。見下表：

當速率為10Mbps時，每一組數據要重復10次，MAC/PHY芯片每10個周期采樣一次。MAC/PHY芯片在接收到數據后會進行串/并轉換。

SSMII接口

英文：Serial Sync MII

中文：串行同步MII接口

跟SMII接口很類似，只是收發使用獨立的參考時鐘和同步時鐘，不再像SMII那樣收發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的數據寬度由4位變為8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。

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

將接口信號線數量從24根減少到14根(COL/CRS端口狀態指示信號，這里沒有畫出)，時鐘頻率仍是125MHz，TX/RX數據寬度從8為變為4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據。在參考時鐘的上升沿發送GMII接口中TXD[3:0]/RXD[3:0]，在參考時鐘的下降沿發送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的上升沿發送TX_EN，下降沿發送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的上升沿發送RX_DV，下降沿發送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側沒有時鐘的情況，一般情況下，RX_CLK不使用。收發都可以從數據中恢復出時鐘。

在TXD發送的串行數據中，每8比特數據會插入TX_EN/TX_ER 兩比特控制信息；同樣，在RXD接收數據中，每8比特數據會插入RX_DV/RX_ER 兩比特控制信息，所以總的數據速率為1.25Gbps=625Mbps*2.

其實，大多數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，讓信號中不出現過長的連“0”和連“1”情況，影響時鐘信息的提取，關于8B/10B變換知識，我后續會單獨介紹。

TBI接口

英文：Ten Bit Interface

中文：十數據位接口

工作時鐘：發送參考時鐘為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環回控制信號LOOPEN，還有一個信號監測LOSS.

傳輸速率：1Gbps

接口數據位寬由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位數據主要是因為在TBI接口下，MAC芯片在將數據發給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，前面已經說過了)，另外，RX_CLK+/-是從接收數據中恢復出來的半頻時鐘，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據。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

接口數據位寬為5bit，時鐘頻率為125MHz。在時鐘的上升沿和下降沿都采樣數據，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]：數據發送通道，32位并行數據。

RXD[31:0]：數據接收通道，32位并行數據。

TXC[3:0]：發送通道控制信號，TXC=0時，表示TXD上傳輸的是數據；TXC=1時，表示TXD上傳輸的是控制字符。TXC[3:0]分別對應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上傳輸的是數據；RXC=1時，表示RXD上傳輸的是控制字符。RXC[3:0]分別對應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據。

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據。

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，現在已很少使用。HSTL即High Speed Transceiver Logic，高速發送邏輯的意思。SSTL，即Stub Series Terminated Logic，短路終止邏輯，主要用于高速內存接口，SSTL目前存在兩種標準，SSTL_3是3.3V標準，SSTL_2是2.5V標準。

XAUI接口

英文：Ethernet attachment unit interface

中文：以太網擴展單元接口

信號線：16根(8對差分線，收/發各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接口的連線數量太多，給實際應用帶來不便，因此，在實際應用中，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的基礎上實現了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32位寬度數據流分為4個獨立的lane通道，每個lane通道對應一個字節，經XGXS(XGMII Extender Sublayer)完成8B/10B編碼后，將4個lane分別對應XAUI的4個獨立通道，XAUI端口速率為：2.5Gbps * 1.25 * 4＝12.5Gbps。

在發送端的XGXS模塊中，將TXD[31:0]/ RXD[31:0],TXC[3:0]/ RXC[3:0], TX_CLK/ RX_CLK轉換成串行數據從TX Lane[3:0]/ RX Lane[3:0]中發出去，在接收端的XGXS模塊中，串行數據被轉換成并行，并且進行時鐘恢復和補償，完成時鐘去抖，經過5B/4B解碼后，重新聚合成XGMII。

XAUI接口采用差分線，收發各四對，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接口轉換，如BCM8011等。

三、測試驗證

3.1.物理層接口一致性測試

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

100M Base-TX測試：IEEE802.3規范直接引用ANSI X3.184規范，要求測試FDDI Halt脈沖模板，要經過一系列復雜設定DUT才能發出碼流，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)。眼圖是數據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。

眼圖測試設備:數字存儲示波器(DSO：Digital Storage Oscilloscope)。

3.2.性能測試

吞吐量(Throughput)：網絡不丟幀情況下的最大幀轉發速率。

時延(Latency)：存儲轉發和比特轉發。

丟幀率(Frame Loss Rate)：在網絡穩定狀態下由于網絡資源缺乏造成的不能轉發的數據幀和總數據幀的百分比。

背靠背(Back-to-Back)：長度固定的數據包以最小間隔的速率(即對應介質的最大速率)向設備發包，不丟包的最大數目。

3.3. 功能測試

組播功能測試

MAC地址表深度測試

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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