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【分享】 【22集创分享】GMII 接口介绍【4】

发表于 全国大学生集成电路创新创业大赛 2022-05-25 09:21:42
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【22集创分享】GMII 接口介绍【4】

一、团队介绍

我们的队伍名称是 AiC_Tripler, 队伍编号 CICC2373

二、接口概述

​ GMII接口是一个工作在125Mhz时钟下的8/10比特宽的数据总线接口。GMII由两个独立的数据通道、接收和发送各个数据通道的控制信号、网络状态信号、各个数据通道的时钟信号以及管理接口信号组成。在GMII中有一个在1000Mb/s速度工作时使用的独立时钟信号,协调子层接口使各种更高速度的PHY可以连接到千兆位MAC引擎上。
gmii_arch
GMII(千兆媒质无关接口)接口是在MII接口的基础上发展而来。提供了一种简单,可以容易实现互联且成本低的千兆接口,在MAC和PHY之间提供一条千兆位速率的通路。

  • 工作能力达到1000Mb/s

  • 独立的8位数据收发通道

  • 数据需要时钟同步

  • 提供一个简单管理接口

  • 支持通用的CMOS接口和部分双极性器件接口

  • 提供全双工操作,不支持半双工

  • 提供向下兼容,兼容MII接口和TBI接口

  • 兼容10M及100M传输速率

(2)接口信号

GMII 接口主要包括三个部分:一是从以太网 MAC 层到物理层的发送数据接口,二是从物理层到以太网 MAC 层的接收数据接口,三是从物理层到 MAC 层的状态指示信号。

GMII接口为点对点连接,信号线有 GTX_CLK、RX_CLK、TXD[0:7]、RXD[0:7]、TX_ER、TX_EN、COL、RX_ER、RX_DV、CRS,一共24根信号线。

其中COL和CRS信号与时钟无关,其余信号是时钟同步信号。。

(3)接口信号详细说明

GTX_CLK:1000Mb/S transmit clk, 为TXD[0:7]、TXER、TXEN信号提供参考时钟,由MAC的Reconciliation sublayer层给出信号,PHY 在GTXCLK的上升沿采样。时钟频率为125MHz。

RX_CLK:1000Mb/S receive clk, 为RXD[0:7]、RXER、RXDV信号提供参考时钟,由PHY发出信号,由MAC的Reconciliation sublayer层在RXCLK的上升沿采样。

TX_EN(Transmit enable):TXEN和TXER是一起作用表示数据已经由Reconciliation Sublayer 放到GMII接口数据线上,同前导码的第一个字节同时有效,并且保持到所有的传送数据都已经放到GMII接口。TXEN信号是由MAC的Reconciliation sublayer 层提供,与GTXCLK保持同步。

TX_ER(Transmit code error): TXER有效代表在此段时间内在TXD信号线上传输的数据信号是无效的。TXER信号是由MAC的Reconciliation sublayer 层提供,与GTXCLK保持同步。

TXD(Transmit data):发送位宽为8位的数据,由MAC 的Reconciliation sublayer提供,与GTXCLK 保持同步。当TXEN和TXER都无效情况下,TXD上信号是无效的。

RX_DV(Receive data valid):接收数据有效,由PHY驱动,与RXCLK 保持同步,表示已经把经过恢复和解码好的信号放在了数据线上,此信号必须先于帧开始界定符(SFD)有效,在帧结束界定符(EFD)后无效。

RX_ER(Receive error):RXER有效且在RXDV有效的情况下,通知MAC的Reconciliation sublayer在当前已经发送到RXD信号线上的信号存在错误。RXER由PHY驱动,与RXCLK 保持同步。

RXD(Receive data): 接收位宽为8位的数据,由PHY提供,与RXCLK 保持同步。

CRS(Carrier sense):由PHY提供,不需要同GTXCLK或RXCLK同步。在用在中继器时,PHY 在接收媒质非空闲状态下驱动CRS有效,在接收媒质空闲状态下,使CRS信号处于无效。当用在非中继器模式下,PHY工作在半双工模式下时,当接收或发送媒质中任意一个处于非空闲模式下时由PHY驱动CRS有效,在接收和发送媒质都处于空闲模式时,使CRS信号处于无效。

注意:在全双工模式下CRS信号没有定义。

COL(Collision detected):冲突检测。由PHY驱动,不需要同GTXCLK或RXCLK同步,当检测到媒质上有冲突的时候驱动有效,并且保持到冲突结束。

注意:在全双工模式下COL信号没有定义。

三、不同操作下各个信号工作时序说明


标准帧发送

GMII 接口发送以太网数据帧时的信号时序如下图所示。图中以太网数据帧前导码(preamble)包括 7 个字节的报头(7 字节的前导帧),1 字节的帧起始定界符(SFD),帧末尾是 4 字节的帧检验序列(FCS 域),由以太网 MAC 的核发送客户端逻辑驱动(通常 MAC 连接到 GMII 的另一端)。PCS 将在 TX_EN 信号持续为高电平期间位于 TXD [7:0]端口上的值都看做是数据。frame_trans

  • 标准帧接收

GMII 接口接收以太网数据帧时的信号时序如下图所示。以太网数据帧接收时首先收到的是报头帧(前导帧),IEEE802.3 协议标准允许在帧起始符(SFD)之前丢失全部 7 字节的报头。在正常的完整帧中总是包含 SFD,这个数据帧出现在以太网 MAC 核的接收客户端逻辑上(通常 MAC 连接到 GMII 的另一端)。
frame_receive

四、信号速率及带宽

GMII 接口工作频率最高为125MHz ,数据通路为8位并行通路,且GMII接口上传送的信号不需经过编码,故信号带宽最高为125 x 8=1000 Mbps。

由于GMII接口要向下兼容,故GMII接口必须支持1000M、100M及10M的工作带宽。在不同的工作带宽下,接口信号的工作频率如表所示。

工作带宽 时钟频率 数据位宽 备注(使用的信号线)
1000M 125MHz 8bit TXD[7:0];RXD[7:0]
100M 25MHz 4bit TXD[3:0];RXD[3:0]
10M 2.5MHz 4bit TXD[3:0];RXD[3:0]

此次分享主要给大家介绍一下GMII接口,方便大家对以太网接口的使用。如果对大家有帮助,记得点赞收藏!

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用户评论
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这个人很懒,什么都没留下~

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