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25
2017
09

RTL8211E應(yīng)用(二)之信號輸入、輸出接口

網(wǎng)絡(luò)通信路徑常可總結(jié)為:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)-->RJ45接口-->網(wǎng)絡(luò)變壓器-->網(wǎng)絡(luò)PHY芯片-->MAC-->CPU,如圖1。其中網(wǎng)絡(luò)變壓器到PHY之前傳輸接口一般為MDI,而PHYMAC之前的傳輸接口一般包括有MIIRMIISMIISSMIISSSMIIGMIIRGMIISGMIITBIRTBIXGMIIXAUIXLAUI等,下面我們以RTL8211E為例對網(wǎng)絡(luò)通信路徑接口做一次梳理與總結(jié),桑尼奇孫生,18576699326QQ:2335804557,歡迎交流!更多詳情

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對應(yīng)于RTL8211E,在物理網(wǎng)線與RTL8211E之間,主要通過MDI接口傳輸,而對于RTL8211EMAC之前的通信接口會隨RTL8211E的版本不同,會有些許差異,RTL8211E-VB-CGRGMII接口,而RTL8211EG-VB-CG則是除RGMII接口外還具備MIIGMII接口。

以下則具體介紹這幾類接口

1MDI的全稱 Medium Dependent Interface ,網(wǎng)絡(luò)上給的翻譯是介質(zhì)相關(guān)接口。在 hub switch 中有兩種接口,分別叫 MDI port MDI-X port MDI port 也叫做級聯(lián)端口( uplink port ),是 hub switch 之間相互連接的端口。 MDI port MDI-X port 之間最大的區(qū)別在于, MDI port內(nèi)部發(fā)送數(shù)據(jù)線和接收數(shù)據(jù)線沒交叉,MDI-X port 內(nèi)部發(fā)送數(shù)據(jù)線和接收數(shù)據(jù)線是交叉的,這個X代表交叉的意思。
  下圖示意了hubswitch內(nèi)部的結(jié)構(gòu),transmit代表發(fā)送數(shù)據(jù)線,receive代表接收數(shù)據(jù)線,兩者在內(nèi)部交叉著。

(2)MII接口
MII是英文Medium Independent Interface的縮寫,翻譯成中文是“介質(zhì)獨立接口”,該接口一般應(yīng)用于MAC層和PHY層之間的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸,也可叫數(shù)據(jù)接口。



TXD(Transmit Data)[3:0]:數(shù)據(jù)發(fā)送信號,共4根信號線;
RXD(Receive Data)[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,只有在TX_EN有效期內(nèi)傳的數(shù)據(jù)才有效;
RX_DV(Reveive Data Valid): 接收數(shù)據(jù)有效信號,作用類型于發(fā)送通道的TX_EN;
TX_CLK:發(fā)送參考時鐘,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側(cè)指向MAC側(cè)的,因此此時鐘是由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側(cè)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,另外,CRS只有PHY在半雙工模式下有效;
COL:Collision Detectd,沖突檢測信號,不需要同步于參考時鐘,只有PHY在半雙工模式下有效。
MII接口一共有16根線。

(2)RMII接口




RMII即Reduced MII,是MII的簡化板,連線數(shù)量由MII的16根減少為8根。

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接口中的該信號線功能一樣;

RX_ER(Receive Error):數(shù)據(jù)接收錯誤提示信號,與MII接口中的該信號線功能一樣;

CLK_REF: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的,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,在發(fā)送接收的數(shù)據(jù)時提供緩沖。PHY層芯片的發(fā)送部分則不需要FIFO,它直接將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到MAC就可以了。

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、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В藭r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В缓笤贌o效再有效,直到FIFO中數(shù)據(jù)發(fā)送完為止。在接收過程中如果出現(xiàn)無效的載波信號或者無效的數(shù)據(jù)編碼,則RX_ER會變?yōu)橛行В硎疚锢韺有酒邮粘鲥e。




(3)GMII接口



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。


(4)RGMII接口



RGMII即Reduced GMII,是GMII的簡化版本,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),時鐘頻率仍舊為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接口中的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。



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