XAUI接口-接口位置

一、TBI 接口

  TBI即Ten Bit Interface的意思,接口数据位宽由GMII接口的8位增加到10位,其实,TBI接口跟GMII接口的差别不是很大,多出来的2位数据主要是因为在TBI接口下,MAC芯片在将数据发给PHY芯片之前进行了8B/10B变换(8B/10B变换本是在PHY芯片中完成的,前面已经说过了)。

  大多数芯片的TBI接口和GMII接口兼容。在用作TBI接口时,CRS和COL一般不用。

  主要包括四个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口,二是从MAC层到物理层的接收数据接口,三是物理层与MAC层之间状态指示接口,四是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

1.1接口图片解析

XAUI接口-接口位置

1.2引脚定义解析

  TXER(Transmit Error): 发送数据错误提示信号,同步于TXC/GTXC,高电平有效,表示TXER有效期内传输的数据无效。对于10Mbps速率下,TXER不起作用。

  TXEN(Transmit Enable): 发送使能信号,只有在TXEN有效期内传的数据才有效。

  GTXC:GMII模式发送参考时钟,GMII接口发送时钟,125MHz,同步发送数据与控制信号,MII不使用。注意,GTXC时钟的方向是从MAC侧指向PHY侧的,此时钟是由MAC提供的。

  TXD(Transmit Data)[9:0]:数据发送信号,共10根信号线。

  RXER(Receive Error): 接收数据错误提示信号,同步于RXC,高电平有效,表示RXER有效期内传输的数据无效。对于10Mbps速率下,RXER不起作用。

  RXDV(Reveive Data Valid): 接收数据有效信号,作用类型于发送通道的TXEN。

  RXD(Receive Data)[9:0]:数据接收信号,共10根信号线。

  RXC+/-:是从接收数据中恢复出来的半频时钟,频率为62.5MHz,RXC+/-不是差分信号,而是两个独立的信号,两者之间有180度的相位差,在这两个时钟的上升沿都采样数据。RXC+/-也叫伪差分信号。除掉上面说到的之外,剩下的信号都跟GMII接口中的相同。

  CRS:Carrier Sense,载波侦测信号,不需要同步于参考时钟,只要有数据传输,CRS就有效,另外,CRS只有PHY在半双工模式下有效。

  COL:Collision Detectd,冲突检测,不需要同步于参考时钟,只有PHY在半双工模式下有效。

  MDC:该时钟由MAC层芯片输出,并用于通过MDIO引脚从PHY中同步输入和输出数据。

  MDIO:这是一个可以向PHY设备输入输出串行数据的双向信号,需要在MII之上给出了一个管理实体,一般在MAC芯片中实现,由管理实体给出的控制和配置数据和MDC同步地在MDIO线上给出,并且被PHY同步采样。由PHY给出状态信息,作为对管理实体读取管理寄存器请求的响应,和MDC同步地在MDIO线上给出,并且被管理实体同步采样。

1.3连接方式

  MAC-to-PHY的TBI连接

  MAC-to-PHY的TBI连接比较简单,直接将相应信号连接起来即可,如下图所示。

XAUI接口-接口位置 二、RTBI 接口

  RTBI即Reduced TBI,简化版TBI,接口数据位宽为5bit,时钟频率为125MHz,在时钟的上升沿和下降沿都采样数据,同RGMII接口一样。主要包括三个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口,二是从MAC层到物理层的接收数据接口,三是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

2.1接口图片解析

XAUI接口-接口位置

2.2引脚定义解析

  TXEN(Transmit Enable): 发送使能信号,只有在TXEN有效期内传的数据才有效,TXEN线上会传送TXEN和TXER两种信息,在时钟的上升沿传TXEN,下降沿传TXER。

  GTXC:发送参考时钟,125MHz,同步发送数据与控制信号。注意,GTXC时钟的方向是从MAC侧指向PHY侧的,此时钟是由MAC提供的。

  TXD(Transmit Data)[4:0]:数据发送信号,共5根信号线。

  RXDV(Reveive Data Valid): 接收数据有效信号,作用类型于发送通道的TXEN,RXDV线上传送RX_DV和RX_ER两种信息,在RX_CLK上升沿传RXDV,下降沿传RXER。

  RXD(Receive Data)[4:0]:数据接收信号,共5根信号线。

  RXC:接收数据参考时钟,时钟频率为125MHz、25MHz、2.5MHz。RXC也是由PHY侧提供的。

  MDC:该时钟由MAC层芯片输出,并用于通过MDIO引脚从PHY中同步输入和输出数据。

  MDIO:这是一个可以向PHY设备输入输出串行数据的双向信号,需要在MII之上给出了一个管理实体,一般在MAC芯片中实现,由管理实体给出的控制和配置数据和MDC同步地在MDIO线上给出,并且被PHY同步采样。由PHY给出状态信息,作为对管理实体读取管理寄存器请求的响应,和MDC同步地在MDIO线上给出,并且被管理实体同步采样。

2.3连接方式

  MAC-to-PHY的RTBI连接

  MAC-to-PHY的RTBI连接比较简单,直接将相应信号连接起来即可,如下图所示。

XAUI接口-接口位置 三、XGMII 接口

  XGMII接口共74根连线,单端信号,采用HSTL/SSTL_2逻辑,端口电压1.5V/2.5V,由于SSTL_2的端口电压高,功耗大,现在已很少使用。HSTL即High Speed Transceiver Logic,高速发送逻辑的意思。SSTL,即Stub Series Terminated Logic,短路终止逻辑,主要用于高速内存接口,SSTL目前存在两种标准,SSTL_3是3.3V标准;SSTL_2是2.5V标准。

  主要包括三个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口,二是从MAC层到物理层的接收数据接口,三是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

3.1接口图片解析

在这里插入图片描述

XAUI接口-接口位置

3.2引脚定义解析

  TXD[31:0]:数据发送通道,32位并行数据。

  RXD[31:0]:数据接收通道,32位并行数据。

  TXC[3:0]:发送通道控制信号,TXC=0时,表示TXD上传输的是数据;TXC=1时,表示TXD上传输的是控制字符。TXC[3:0]分别对应  TXD[31:24], TXD[23:16], TXD[15:8], TXD[7:0]。

  RXC[3:0]:接收通道控制信号,RXC=0时,表示RXD上传输的是数据;RXC=1时,表示RXD上传输的是控制字符。RXC[3:0]分别对应RXD[31:24], RXD[23:16], RXD[15:8], RXD[7:0]。

  TXC:TXD和TXC的参考时钟,时钟频率156.25MHz,在时钟信号的上升沿和下降沿都采样数据。156.25MHz * 2 * 32 = 10Gbps 。

  RX_CLK:RXD和RXC的参考时钟,时钟频率156.25MHz,在时钟信号的上升沿和下降沿都采样数据。

  MDC:该时钟由MAC层芯片输出,并用于通过MDIO引脚从PHY中同步输入和输出数据。

  MDIO:这是一个可以向PHY设备输入输出串行数据的双向信号,需要在MII之上给出了一个管理实体,一般在MAC芯片中实现,由管理实体给出的控制和配置数据和MDC同步地在MDIO线上给出,并且被PHY同步采样。由PHY给出状态信息,作为对管理实体读取管理寄存器请求的响应,和MDC同步地在MDIO线上给出,并且被管理实体同步采样。

3.3连接方式

  MAC-to-PHY的XGMII连接

  MAC-to-PHY的XGMII连接比较简单,直接将相应信号连接起来即可,如下图所示。

XAUI接口-接口位置 四、XAUI 接口

  由于受电气特性的影响,XGMII接口的PCB走线最大传输距离仅有7cm,并且XGMII接口的连线数量太多,给实际应用带来不便,因此,在实际应用中,XGMII接口通常被XAUI接口代替,XAUI即10 Gigabit attachment unit interface,10G附属单元接口,XAUI在XGMII的基础上实现了XGMII接口的物理距离扩展,将PCB走线的传输距离增加到50cm,使背板走线成为可能。

  源端XGMII把收发32位宽度数据流分为4个独立的lane通道,每个lane通道对应一个字节,经XGXS(XGMII Extender Sublayer)完成8B/10B编码后,将4个lane分别对应XAUI的4个独立通道,XAUI端口速率为:2.5Gbps * 1.25 * 4=12.5Gbps。

  在发送端的XGXS模块中,将TXD[31:0]/ RXD[31:0],TXC[3:0]/ RXC[3:0], TXC/ RXC转换成串行数据从TX Lane[3:0]/ RX Lane[3:0]中发出去,在接收端的XGXS模块中,串行数据被转换成并行,并且进行时钟恢复和补偿,完成时钟去抖,经过5B/4B解码后,重新聚合成XGMII。

  XAUI接口采用差分线,收发各四对,CML逻辑,AC耦合方式,耦合电容在10nF~100nF之间。

  XAUI接口可以直接接光模块,如XENPAK/X2等。也可以转换成一路10G信号XFI,接XFP/SFP+等。

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