常用接口介绍课件

常用接口介绍常用接口介绍MII接口GMII接口XAUI接口SMII接口S3MII接口SGMII接口RGMII接口XFP接口2

常见交换接口

MII接口2

常见交换接口

1.参考标准2.接口概述3.信号数量4.信号速率与带宽5.信号电平6.PCB及原理设计要点7.编码方式8.测试指标9.测试方法3

接口概述范围1.参考标准3

接口概述范围1、参考标准《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述MII接口由两个独立的数据通道、各个数据通道的控制／状态／时钟信号以及MII管理接口信号组成。

图1.1

MII接口的OSI网络模型

4

MII（mediaindependentinterface）接口1、参考标准4

MII（mediaindependent3、信号数量：

MII接口为点对点连接，加上MDC/MDIO管理信号，共有18根引脚，其引脚定义如下：5

MII（mediaindependentinterface）接口3、信号数量：5

MII（mediaindependen 4、信号速率与带宽

100Mbps模式下MII接口时钟频率为25MHz；数据通路为４位并行通路，且MII接口上传送的信号不需经过编码，故信号带宽最高为25*４=100Mbps。 10Mbps模式下MII接口时钟频率为2.5MHz；数据通路为４位并行通路，且MII接口上传送的信号不需经过编码，故信号带宽最高为2.5*４=10Mbps。6

MII（mediaindependentinterface）接口 4、信号速率与带宽6

MII（mediaindepe

5、信号电平

使用TTL电平标准，设备工作电压兼容5.0V与3.3V。需注意，当MII接口的状态发生改变时，MII接口的接收端的直流输入电压相对地信号的容限为0~5.5V；瞬时输入相对地信号的容限为-1.8V~7.3V。瞬态持续时间不能超过15ns。驱动器端的电气特性： 直流特性：输出电流Ioh为4.0mA时，输出的高逻辑电平Voh应不小于2.40V；输出电流Iol为4.0mA时，输出的低电平Vol应不大于0.40V。

接收端的电气特性： 门限电压：高电平需大于等于2.00V，因此Vihmin=2.00V。低电平需小于等于0.80V，因此Vilmax＝0.80V。介于Vilmax与Vihmin之间的信号为无效信号。7

MII（mediaindependentinterface）接口 5、信号电平7

MII（mediaindependen

6、PCB及原理图设计要点

规范指出，由于对直流输入电流有限制要求，故允许在MII接口信号上面使用弱的上下拉。具体要求为，允许在MII接口信号（除了COL/MDC/MDIO信号）上进行弱下拉操作。允许在COL信号上进行弱上拉操作；允许MDIO信号在靠近MAC端使用2kΩ±5%电阻进行下拉操作；要求MDIO信号在靠近PHY端使用1.5kΩ±5%电阻进行上拉操作。与TX_CLK信号同步的信号包括TX_EN、TXD<3:0>、TX_ER，这些信号均需由PHY端在TX_CLK信号的上升沿进行采样，需要做等长处理；与RX_CLK信号同步的信号包括RX_DV、RXD<3:0>、RX_ER，这些信号均需由MAC端在RX_CLK信号的上升沿进行采样，需要做等长处理。

8

MII（mediaindependentinterface）接口 6、PCB及原理图设计要点8

MII（mediain7、编码方式 MII接口传输帧格式：

数据流收发方式：9

MII（mediaindependentinterface）接口7、编码方式9

MII（mediaindependent

发送端时序图：

发送端数据编解码对应表10

MII（mediaindependentinterface）接口发送端时序图：10

MII（mediaindepe 接收端时序图：

接收端数据编解码对应表

11

MII（mediaindependentinterface）接口 接收端时序图：11

MII（mediaindepend

管理接口传输帧格式

12

MII（mediaindependentinterface）接口 管理接口传输帧格式12

MII（mediaindep8、测试指标

发送端指标

高电平时间是指信号电平大于或等于Vih(min)的持续时间．低电平时间是指信号电平小于或等于Vil(max)的持续时间． 与TX_CLK信号同步的信号包括TX_EN；TXD<3:0>；TX_ER．这些信号均需由PHY端在TX_CLK信号的上升沿进行采样

MII（mediaindependentinterface）接口8、测试指标MII（mediaindependentin

接收指标

与RX_CLK信号同步的信号包括RX_DV；RXD<3:0>；RX_ER．这些信号均需由MAC端在RX_CLK信号的上升沿进行采样．MII（mediaindependentinterface）接口 接收指标MII（mediaindependentintMDIO相对MDC信号的时序关系

MDIO(ManagementDataInput/Output)为双向信号，可以被PHY端或者是MAC端所驱动．当MDIO信号被MAC端驱动时，规范定义了PHY端的建立保持时间，如下图所示，测试点为靠近PHY端：MII（mediaindependentinterface）接口MDIO相对MDC信号的时序关系MII（mediaind

当MDIO信号由PHY端驱动时，MAC在MDC信号的上升沿进行采样．PHY端MDIO信号的输出延迟指标如下图所示（测量点为靠近MAC端）MII（mediaindependentinterface）接口 当MDIO信号由PHY端驱动时，MAC在MDC信号的上升沿9、测试方法

直流指标可直接调用示波器中的pkpk、Top、Base测试项直接进行测试。交流指标可以调用Setuptime，Holdtime测试项测试。 测试指标如下表格MII（mediaindependentinterface）接口9、测试方法MII（mediaindependentin1、参考标准：《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述 GMII接口是一个工作在125Mhz时钟下的8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。

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口

1、参考标准：GMII(GigabitMediaInde3、接口信号介绍 GMII接口为点对点连接，信号线有GTXCLK、RXCLK、TXD[0：7]、RXD[0：7]、TXER、TXEN、COL、RXER、RXDV、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。 GMII规范规定，GMII接口同MII接口共享信号线，其引脚定义如下：

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口3、接口信号介绍GMII(GigabitMediaIn4、信号速率以及带宽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*8=1000Mbps。

接口信号的工作频率

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口4、信号速率以及带宽GMII(GigabitMediaI5、信号电平DC指标：IEEE802.3-2012规范指标。GMII接口允许接收端和发送端供电电压不同，但这两个电压必须满足下述指标。

GMII接口DC指标GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口5、信号电平GMII(GigabitMediaIndepAC指标：IEEE802.3-2012规范指出，所有的GMII接口信号都是点对点连接。对 于GMII接口接收端信号电压，IEEE802.3-2012规范给出了一个模板。

GMII接口接收端信号电压模板

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口AC指标：IEEE802.3-2012规范指出，所有的GMI6、PCB及原理设计要点PCB设计要点：IEEE802.3-2012规范没有给出PCB设计要求。在实际设计中，一般要求进行阻抗控制，单端阻抗控制在50欧。且要求TXD、GTXCLK、TXEN、TXER信号之间作等长处理，RXD、RXCLK、RXDV、RXER信号之间做等长处理。原理设计要点：所有信号一对一连接，尽可能不分叉。一般要求要在信号的发送端根据走线长短和芯片特性加上相应的阻抗匹配电路。

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口6、PCB及原理设计要点GMII(GigabitMedia7、编码方式 GMII接口是基于MII接口的，在数据传输中不对数据进行编码，TXD、RXD数据线直接传送原始数据。控制信息由TXEN、TXER、RXDV、RXER、COL、CRS信号线传送。

GMII传输帧格式 GMII接口发送和接收数据位都为8位宽度，故一个时钟周期可以传输和接收一个字节的数据，每个数据位对应的数据如下图GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口7、编码方式GMII(GigabitMediaIndepTXD，TXEN，TXER在不同操作下的编码说明如下图

TXEN、TXER、TXD编码表

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口TXD，TXEN，TXER在不同操作下的编码说明如下图GMRXD，RXDV，RXER在不同操作下的编码说明如下图

RXDV、RXER、RXD编码表

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口RXD，RXDV，RXER在不同操作下的编码说明如下图GM8、测试指标GMII接口信号测试分为两类，一类是电气测试，一类是时序测试。电气指标：信号电平过冲最高不能超过4V，最低过冲不能低于-0.6V。如下图

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口8、测试指标GMII(GigabitMediaIndep时序指标：IEEE802.3-2012规范规定，所有的GMII接口时序指标都是在信号接收端测量。GMII时钟信号测量参数

GMII信号时序测量参数GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口时序指标：IEEE802.3-2012规范规定，所有的GMIIEEE802.3-2012规范规定的GMII信号时序指标规范

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口IEEE802.3-2012规范规定的GMII信号时序指标规9、测试方法GMII接口测试关注指标如下：DC：Peaktopeak，Maximum，MinimumAC：rise@level，fall@level，Frequence，Period@leve，width@level，Setuptime，holdtime在测试过程中可直接调用示波器的参数进行测试接口参数可参考如下指标，具体指标还需参考datasheetGMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口9、测试方法GMII(GigabitMediaIndepGMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependent1、参考标准 《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述

XAUI接口的形成基于XGMII(10GigabitMediaIndependentInterface)接口，即将32位并行数据转换为4对SerDes通道的8位数据。由于XGMII接口信号线太多，不利于PCB走线，因此很多支持10Gbps数据传输的MAC芯片与PHY芯片之间接口选择采用XAUI接口。XAUI接口仅支持全双工操作。

包含XAUI接口的OSI网络模型

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口1、参考标准XAUI(10GigabitAttachme3、信号数量 XAUI接口是低振幅AC耦合差分接口。AC耦合允许互连器件之间采用不同的供电电压。低振幅差分信号可达到抑制噪声与改善EMI的效果。XAUI接口为点对点连接，由8对差分信号组成，其中4对发送，4对接收。其引脚定义如下图所示：

XGXS输入输出管教定义XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口3、信号数量XAUI(10GigabitAttachme4、信号速率与带宽 XAUI接口支持4通道，每通道信号速率为3.125Gbps±100ppm。如下表所示：

XAUI接口通道速率及UI指标 带宽为3.125×4＝12.5Gbps，但由于XAUI接口采用8B/10编码，即每传输一个字节需占用10位，因此纯数据带宽占有率为80%，即12.5×80%＝10Gbps。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口4、信号速率与带宽XAUI(10GigabitAttac5、信号电平1）驱动电平要求：驱动器差分信号振幅取决于多个因素，如发送器预加重与发送通路线路损耗等。IEEE802.3-2012规范指标： XAUI接口驱动器端电平指标

差分输出信号峰峰值应低于1600mV（包含任何发送均衡），由于接收端为AC耦合，DC参考逻辑电平指标将没有意义。差分输出信号的单端对地极限电压为-0.4V~2.3V。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口5、信号电平XAUI(10GigabitAttachme

差分输出信号峰峰值测试参考指标 单端输出信号对地电压测试XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口XAUI(10GigabitAttachmentUni2）接收端电平要求IEEE802.3-2012规范指出，接收端应该能够接收对端互连发送器发出的未衰减的XAUI差分信号，即驱动器端最高峰峰值为1600mV的差分输出信号。同时，考虑实际收发器的输入阻抗不一定为标准的100欧，接收端差分信号的幅度有可能超过1600mV。由于接收端采用AC耦合，因此接收端差分输入信号振幅的极限值将取决于接收器的应用。接收端差分输入信号振幅的最小值可根据驱动器far-end眼图模板及接收器的实际输入阻抗来确定。由于驱动器far-end眼图模板的获得依靠稳定控制的负载阻抗，因此接收端差分输入信号的实测最小值将由于接收端的输入阻抗而在far-end眼图模板指标的基础上变化。具体指标需参考接口芯片的DataSheet。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口2）接收端电平要求XAUI(10GigabitAttac6、PCB及原理设计要点要求进行阻抗控制，差分阻抗控制在100欧。在进行阻抗控制的FR4印制板材上能够传输大约50cm。规范未规定需进行外部端接电阻来进行阻抗控制。从实际应用来看，部分XAUI接口芯片要求进行差分线间电阻匹配以达到阻抗控制。要求进行AC耦合方式，规范并未规定耦合电容值。从实际应用来看，典型值为0.1uF，但不同的XAUI接口芯片，所要求的电容值会有所不同。AC耦合电容靠近接收端放置。从实际应用来看，支持XAUI接口的芯片一般可通过使用内部可编程式均衡技术，补偿数据流由于电路布线、连接器、传输线码间串扰等原因造成的信号缺陷，从而保证其在低成本的FR4印制板可靠地传输。因此，通过设置合适的编程值以达到最佳的眼图效果，将是一个设计难点。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口6、PCB及原理设计要点XAUI(10GigabitAt7、编码方式 XAUI接口基于XGMII接口，将32位并行数据转换为4通道的8位数据。XAUI接口与XGMII接口均采用8B/10B编码方式，IEEE802.3-2012针对XGMII接口对8B/10B的编码原理作了介绍，如下图所示

8B/10B编码方式介绍XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口7、编码方式XAUI(10GigabitAttachme8、测试指标驱动端电气指标：

XAUI接口驱动端电气标准

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口8、测试指标XAUI(10GigabitAttachme接收端电气指标 · XAUI接口接收端电气标准

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口接收端电气指标XAUI(10GigabitAttachm驱动器眼图模板：

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口驱动器眼图模板：XAUI(10GigabitAttach9、测试方法 信号电平、跳变沿可采用示波器的pkpk、rise20/80、fall80/20测试项直接进行测试。XAUI接口眼图调用Driverfar-end和Drivernear-end的眼图模板进行测试。对于抖动指标，规范要求测试TotalJitter、Deterministicjitter(确定性抖动)和Randomjitter(随机抖动)

XAUI接口测试指标如下图：XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口9、测试方法XAUI(10GigabitAttachme参考标准:CiscoSysterms,IncSerial-MIISpecificationRevision2.1February9,2000接口概述：SMII接口是MII接口的简化设计．SMII接口仅使用一根发送数据线和一根接收数据线来传输MII接口的所有数据与控制信息，大大简化了接口设计．SMII接口具有以下特点：允许多个端口共用同一个系统参考时钟；支持全双工和半双工；支持10/100Mbps数据传输；允许MAC与MAC之间的相互通讯；PCB及原理设计要求:规范未做具体要求．一般要求要在信号的发送端根据走线长短和芯片特性加上相应的端接电阻。典型应用示例：SMII（SerialMediaIndependentInterface）接口参考标准:SMII（SerialMediaIndepen参考标准:CiscoSysterms,IncSerial-MIISpecificationRevision2.1February9,2000接口概述：S3MII接口是SMII接口的一种可选形式，主要使用与MAC与PHY之间的连线较长的情况（信号时延大于1ns）。在S3MII接口的模式下，增加了4根信号线RX_CLK、RX_SYNC、TX_CLK和TX_SYNC，以替代SYNC信号。S3MII接口的示意图如下所示：PCB及原理设计要求:规范未做具体要求．一般要求要在信号的发送端根据走线长短和芯片特性加上相应的端接电阻。S3MII(SourceSynchronousMII)接口参考标准:S3MII(SourceSynchronous参考标准:CiscoSysterms,IncSerial-GMIISpecification.Revision1.8,2005.4.27;接口概述：SGMII接口的含义为串行的GMII接口。该标准是Cisco公司为了减少GMII接口的线对数目而制定的工业标准。SGMII接口包含2对差分数据信号，1对发送，1对接收；以及两对差分时钟信号，一对发送，一对接收。若数据接收端的器件自身可以从数据流中恢复出时钟，则其数据的参考时钟可以不使用。SGMII接口的示意图如下：SGMII（SerialGigabitMediaIndependentInterface）接口参考标准:SGMII（SerialGigabitMedi信号电平SGMII的电气参数满足LVDS标准，其发送端参数应满足以下标准：其接收端参数应满足以下标准：SGMII（SerialGigabitMediaIndependentInterface）接口信号电平SGMII（SerialGigabitMediaPCB及原理设计要求:MAC和PHY之间走线的特性阻抗应为100欧姆±10％。差分线对应该相邻且走线应该尽可能匹配。数据和时钟信号必须为AC耦合，通常使用0.01uF的电容，推荐AC耦电容靠近信号的接收段。数据和时钟信号线应该等长。接收信号、时钟信号及发送信号应该相互远离，并远离模拟和时钟信号以降低串绕。SGMII（SerialGigabitMediaIndependentInterface）接口PCB及原理设计要求:SGMII（SerialGigabi参考标准: ReducedGigabitMediaIndependentInterface(RGMII),HPCompany,V2.02002.4.1;接口概述： RGMII接口提供了MAC和PHY之间的一种连接选择。它只需要12根信号线就可以完成GMII接口所能完成的功能。为了达到减少管脚的目的，其数据及控制信号的时钟参考沿改变为DDR的形式。信号的名称，信号流向以及信号描述见下表：RGMII（ReducedGigabitMediaIndependentInterface）接口参考标准:RGMII（ReducedGigabitMedPCB及原理设计要求:规范中未对RGMII的原理设计提出要求。但是在设计中应该根据走线长短及芯片特性加入串接电阻以改善信号指标。对于PCB的Layout，应注意以下几点：若芯片中未集成CLK信号的延迟调整的功能时，CLK信号线相对于数据信号线需要在PCB布线长度上增加1.5ns至2.0ns的延迟，以满足RGMII时序指标的要求。MAC和PHY之间走线的特性阻抗应控制在50欧。数据和时钟信号线应该等长。接收信号及发送信号应相互远离，并且信号线在布线时应远离模拟及时钟信号以降低串绕。RGMII（ReducedGigabitMediaIndependentInterface）接口PCB及原理设计要求:RGMII（ReducedGigab参考标准:XFPMSA/INF-8077i（10GigabitSmallFormFactorPluggableModule）,V4.52005.8.31接口概述：XFP接口为XFP（10Giga