GMII,RGMII,SGMII,TBI,RTBI介面訊號及時序介紹

GMII,RGMII,SGMII,TBI,RTBI介面訊號及時序介紹

千兆乙太網MII介面型別主要有GMII、RGMII、SGMII、TBI和RTBI 五種

GMII接(如下圖)： 與MII介面相比，GMII的TX/RX資料寬度由4位變為8位，GMII介面中的控制訊號如TX_ER、TX_EN、RX_ER、RX_DV、CRS和COL的作用同MII介面中的一樣，傳送參考時鐘GTX_CLK和接收參考時鐘RX_CLK的頻率均為125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。在這裡有一點需要特別說明下，那就是傳送參考時鐘GTX_CLK，它和MII介面中的TX_CLK是不同的，MII介面中的TX_CLK是由PHY晶片提供給MAC晶片的，而GMII介面中的GTX_CLK是由MAC晶片提供給PHY晶片的。兩者方向不一樣。在實際應用中，絕大多數GMII介面都是相容MII介面的，所以，一般的GMII介面都有兩個傳送參考時鐘：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根資料線中的4根。 RGMII介面(如下圖所示)： 

RGMII即Reduced GMII，是RGMII的簡化版本，將介面訊號線數量從24根減少到14根(COL/CRS埠狀態指示訊號，這裡沒有畫出)，時脈頻率仍舊為125MHz，TX/RX資料寬度從8為變為4位，為了保持1000Mbps的傳輸速率不變，RGMII介面在時鐘的上升沿和下降沿都取樣資料。在參考時鐘的上升沿傳送GMII介面中的TXD[3:0]/RXD[3:0]，在參考時鐘的下降沿傳送GMII介面中的TXD[7:4]/RXD[7:4]。

RGMI同時也相容100Mbps和10Mbps兩種速率，此時參考時鐘速率分別為25MHz和2.5MHz。 TX_EN訊號線上傳送TX_EN和TX_ER兩種資訊，在TX_CLK的上升沿傳送TX_EN，下降沿傳送TX_ER；同樣的，RX_DV訊號線上也傳送RX_DV和RX_ER兩種資訊，在RX_CLK的上升沿傳送RX_DV，下降沿傳送RX_ER。RGMII的收發時序如下圖所示： 
 

SGMII介面(如下圖所示)：

SGMII即Serial GMII，序列GMII，收發各一對差分訊號線，時脈頻率625MHz，在時鐘訊號的上升沿和下降沿均取樣，參考時鐘RX_CLK由PHY提供，是可選的，主要用於MAC側沒有時鐘的情況，一般情況下，RX_CLK不使用。收發都可以從資料中恢復出時鐘。在TXD傳送的序列資料中，每8位元資料會插入TX_EN/TX_ER 兩位元控制資訊，同樣，在RXD接收資料中，每8位元資料會插入RX_DV/RX_ER 兩位元控制資訊，所以總的資料速率為1.25Gbps=625Mbps*2. 其實，大多數MAC晶片的SGMII介面都可以配置成SerDes介面(在物理上完全相容，只需配置暫存器即可)，直接外接光模組，而不需要PHY層晶片，此時時鐘速率仍舊是625MHz，不過此時跟SGMII介面不同，SGMII介面速率被提高到1.25Gbps是因為插入了控制資訊，而SerDes埠速率被提高是因為進行了8B/10B變換，本來8B/10B變換是PHY晶片的工作，在SerDes介面中，因為外面不接PHY晶片，此時8B/10B變換在MAC晶片中完成了。8B/10B變換的主要作用是擾碼，讓訊號中不出現過長的連“0”和連“1”情況，影響時鐘資訊的提取，關於8B/10B變換知識。

TBI介面(如下圖所示)：

TBI即Ten Bit Interface的意思，介面資料位寬由GMII介面的8位增加到10位，其實，TBI介面跟GMII介面的差別不是很大，多出來的2位資料主要是因為在TBI介面下，MAC晶片在將資料發給PHY晶片之前進行了8B/10B變換(8B/10B變換本是在PHY晶片中完成的，前面已經說過了)，另外，RX_CLK+/-是從接收資料中恢復出來的半頻時鐘，頻率為62.5MHz，RX_CLK+/-不是差分訊號，而是兩個獨立的訊號，兩者之間有180度的相位差，在這兩個時鐘的上升沿都取樣資料。RX_CLK+/-也叫偽差分訊號。除掉上面說到的之外，剩下的訊號都跟GMII介面中的相同。大多數晶片的TBI介面和GMII介面相容。在用作TBI介面時，CRS和COL一般不用。

RTBI介面(如下圖所示)：

RTBI即Reduced TBI，簡化版TBI，介面資料位寬為5bit，時脈頻率為125MHz，在時鐘的上升沿和下降沿都取樣資料，同RGMII介面一樣，TX_EN線上會傳送TX_EN和TX_ER兩種資訊，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兩種資訊，在RX_CLK上升沿傳RX_DV，下降沿傳RX_ER。