MII接口分析.pdf

本文主要分析 MII/RMII/SMII，以及 GMII/RGMII/SGMII 介面的信號定義，及相關知識，同 時本文也對 RJ-45 介面進行了總結，分析了在 10/100 模式下和 1000M 模式下的設計方法。 1. MII 介面分析 MII 介面提供了 MAC 與 PHY 之間、PHY 與 STA(Station Management)之間的互聯技術， 該介面支持 10Mb/s 與 100Mb/s 的數據傳輸速率，數據傳輸的位寬為 4 位。 提到 MII，就有可能涉及到 RS，PLS，STA 等名詞術語，下面講一下他們之間對應的關 係。 所謂 RS 即 Reconciliation sublayer，它的主要功能主要是提供一種 MII 和 MAC/PLS 之 間的信號映射機制。它們(RS 與 MII)之間的關係如下圖： 圖 1 MII 介面的 Management Interface 可同時控制多個 PHY，802.3 協議最多支持 32 個 PHY，但有一定的限制：要符合協議要求的 connector 特性。所謂 Management Interface， 即 MDC 信號和 MDIO 信號。 前面已經講過 RS 與 PLS 的關係，以及 MII 介面連接的對象。它們是通過 MII 介面進行 連接的，示意圖如下圖。由圖可知，MII 的 Management Interface 是與 STA（Station Management）相連的。 MII 介面支持 10Mb/s 以及 100Mb/s，且在兩種工作模式下所有的功能以及時序關係都 是一致的，唯一不同的是時鐘的頻率問題。802.3 要求 PHY 不一定一定要支持這兩種速率， 但一定要描述，通過 Management Interface 反饋給 MAC。 圖 2 下面將詳細介紹 MII 介面的信號定義，時序特性等。由於 MII 介面有 MAC 和 PHY 模式， 因此，將會根據這兩種不同的模式進行分析，同時還會對 RMII/SMII 進行介紹。 1.1 MII 介面信號定義 MII 介面可分為 MAC 模式和 PHY 模式，一般說來 MAC 和 PHY 對接，但是 MAC 和 MAC 也是可以對接的。 以前的 10M 的 MAC 層晶片和物理層晶片之間傳送數據是通過一根數據線來進行的，其 時鐘是 10M，在 100M 中，如果也用一根數據線來傳送的話，時鐘需要 100M，這會帶來一 些問題，所以定義了 MII 介面，它是用 4 根數據線來傳送數據的，這樣在傳送 100M 數據時， 時鐘就會由 100M 降低為 25M，而在傳送 10M 數據時，時鐘會降低到 2.5M，這樣就實現了 10M 和 100M 的兼容。 MII 介面主要包括四個部分。一是從 MAC 層到物理層的發送數據介面，二是從物理層到 MAC 層的接收數據介面，三是從物理層到 MAC 層的狀態指示信號，四是 MAC 層和物理層 之間傳送控制和狀態信息的 MDIO 介面。 MII 介面的 MAC 模式定義： MII 介面 PHY 模式定義： 1.2 MII 介面時序特性 在 MII 介面中，TX 通道參考時鐘是 TX_CLK，RX 通道參考時鐘是 RX_CLK，802.3- 2005 定義了它們之間的關係。 圖 3 Transmit signal timing relationships at the MII 由圖 3 可知，即 The clock to output delay shall be a min of 0 ns and a max of 25 ns，參考 時鐘沿是上升沿。很明顯，該 Spec 只對 TX 通道上 MAC 這一側的發送特性作了定義，而對 TX 通道 PHY 那一側的接收特性並沒有定義。IC Vendor 可在 TX 通道那一側的 PHY 的接收 特性作適當調整，只要最終的時序滿足 TX 通道上 MAC 這一側的發送特性就可以。 圖 4 Receive signal timing relationships at the MII 由圖 4 可知，The input setup time shall be a minimum of 10 ns and the input hold time shall be a minimum of 10 ns，參考時鐘沿是上升沿。很明顯，該 Spec 只對 RX 通道上 MAC 這一側的接收特性作了定義，而對 RX 通道 PHY 那一側的發送特性並沒有定義。IC Vendor 可在 RX 通道那一側的 PHY