常用接口介紹課件

常用接口介紹常用接口介紹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

常見交換接口

MII接口2

常見交換接口

1.參考標(biāo)準(zhǔn)2.接口概述3.信號數(shù)量4.信號速率與帶寬5.信號電平6.PCB及原理設(shè)計要點7.編碼方式8.測試指標(biāo)9.測試方法3

接口概述范圍1.參考標(biāo)準(zhǔn)3

接口概述范圍1、參考標(biāo)準(zhǔn)《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述MII接口由兩個獨立的數(shù)據(jù)通道、各個數(shù)據(jù)通道的控制／狀態(tài)／時鐘信號以及MII管理接口信號組成。

圖1.1

MII接口的OSI網(wǎng)絡(luò)模型

4

MII（mediaindependentinterface）接口1、參考標(biāo)準(zhǔn)4

MII（mediaindependent3、信號數(shù)量：

MII接口為點對點連接，加上MDC/MDIO管理信號，共有18根引腳，其引腳定義如下：5

MII（mediaindependentinterface）接口3、信號數(shù)量：5

MII（mediaindependen 4、信號速率與帶寬

100Mbps模式下MII接口時鐘頻率為25MHz；數(shù)據(jù)通路為４位并行通路，且MII接口上傳送的信號不需經(jīng)過編碼，故信號帶寬最高為25*４=100Mbps。 10Mbps模式下MII接口時鐘頻率為2.5MHz；數(shù)據(jù)通路為４位并行通路，且MII接口上傳送的信號不需經(jīng)過編碼，故信號帶寬最高為2.5*４=10Mbps。6

MII（mediaindependentinterface）接口 4、信號速率與帶寬6

MII（mediaindepe

5、信號電平

使用TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備工作電壓兼容5.0V與3.3V。需注意，當(dāng)MII接口的狀態(tài)發(fā)生改變時，MII接口的接收端的直流輸入電壓相對地信號的容限為0~5.5V；瞬時輸入相對地信號的容限為-1.8V~7.3V。瞬態(tài)持續(xù)時間不能超過15ns。驅(qū)動器端的電氣特性： 直流特性：輸出電流Ioh為4.0mA時，輸出的高邏輯電平Voh應(yīng)不小于2.40V；輸出電流Iol為4.0mA時，輸出的低電平Vol應(yīng)不大于0.40V。

接收端的電氣特性： 門限電壓：高電平需大于等于2.00V，因此Vihmin=2.00V。低電平需小于等于0.80V，因此Vilmax＝0.80V。介于Vilmax與Vihmin之間的信號為無效信號。7

MII（mediaindependentinterface）接口 5、信號電平7

MII（mediaindependen

6、PCB及原理圖設(shè)計要點

規(guī)范指出，由于對直流輸入電流有限制要求，故允許在MII接口信號上面使用弱的上下拉。具體要求為，允許在MII接口信號（除了COL/MDC/MDIO信號）上進行弱下拉操作。允許在COL信號上進行弱上拉操作；允許MDIO信號在靠近MAC端使用2k?±5%電阻進行下拉操作；要求MDIO信號在靠近PHY端使用1.5k?±5%電阻進行上拉操作。與TX_CLK信號同步的信號包括TX_EN、TXD<3:0>、TX_ER，這些信號均需由PHY端在TX_CLK信號的上升沿進行采樣，需要做等長處理；與RX_CLK信號同步的信號包括RX_DV、RXD<3:0>、RX_ER，這些信號均需由MAC端在RX_CLK信號的上升沿進行采樣，需要做等長處理。

8

MII（mediaindependentinterface）接口 6、PCB及原理圖設(shè)計要點8

MII（mediain7、編碼方式 MII接口傳輸幀格式：

數(shù)據(jù)流收發(fā)方式：9

MII（mediaindependentinterface）接口7、編碼方式9

MII（mediaindependent

發(fā)送端時序圖：

發(fā)送端數(shù)據(jù)編解碼對應(yīng)表10

MII（mediaindependentinterface）接口發(fā)送端時序圖：10

MII（mediaindepe 接收端時序圖：

接收端數(shù)據(jù)編解碼對應(yīng)表

11

MII（mediaindependentinterface）接口 接收端時序圖：11

MII（mediaindepend

管理接口傳輸幀格式

12

MII（mediaindependentinterface）接口 管理接口傳輸幀格式12

MII（mediaindep8、測試指標(biāo)

發(fā)送端指標(biāo)

高電平時間是指信號電平大于或等于Vih(min)的持續(xù)時間．低電平時間是指信號電平小于或等于Vil(max)的持續(xù)時間． 與TX_CLK信號同步的信號包括TX_EN；TXD<3:0>；TX_ER．這些信號均需由PHY端在TX_CLK信號的上升沿進行采樣

MII（mediaindependentinterface）接口8、測試指標(biāo)MII（mediaindependentin

接收指標(biāo)

與RX_CLK信號同步的信號包括RX_DV；RXD<3:0>；RX_ER．這些信號均需由MAC端在RX_CLK信號的上升沿進行采樣．MII（mediaindependentinterface）接口 接收指標(biāo)MII（mediaindependentintMDIO相對MDC信號的時序關(guān)系

MDIO(ManagementDataInput/Output)為雙向信號，可以被PHY端或者是MAC端所驅(qū)動．當(dāng)MDIO信號被MAC端驅(qū)動時，規(guī)范定義了PHY端的建立保持時間，如下圖所示，測試點為靠近PHY端：MII（mediaindependentinterface）接口MDIO相對MDC信號的時序關(guān)系MII（mediaind

當(dāng)MDIO信號由PHY端驅(qū)動時，MAC在MDC信號的上升沿進行采樣．PHY端MDIO信號的輸出延遲指標(biāo)如下圖所示（測量點為靠近MAC端）MII（mediaindependentinterface）接口 當(dāng)MDIO信號由PHY端驅(qū)動時，MAC在MDC信號的上升沿9、測試方法

直流指標(biāo)可直接調(diào)用示波器中的pkpk、Top、Base測試項直接進行測試。交流指標(biāo)可以調(diào)用Setuptime，Holdtime測試項測試。 測試指標(biāo)如下表格MII（mediaindependentinterface）接口9、測試方法MII（mediaindependentin1、參考標(biāo)準(zhǔn)：《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述 GMII接口是一個工作在125Mhz時鐘下的8比特寬的數(shù)據(jù)總線接口。GMII由兩個獨立的數(shù)據(jù)通道、接收和發(fā)送各個數(shù)據(jù)通道的控制信號、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信號、各個數(shù)據(jù)通道的時鐘信號以及管理接口信號組成。

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口

1、參考標(biāo)準(zhǔn)：GMII(GigabitMediaInde3、接口信號介紹 GMII接口為點對點連接，信號線有GTXCLK、RXCLK、TXD[0：7]、RXD[0：7]、TXER、TXEN、COL、RXER、RXDV、CRS，一共24根信號線。 其中COL和CRS信號與時鐘無關(guān)，其余信號是時鐘同步信號。 GMII規(guī)范規(guī)定，GMII接口同MII接口共享信號線，其引腳定義如下：

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口3、接口信號介紹GMII(GigabitMediaIn4、信號速率以及帶寬GMII接口工作頻率最高為125MHz，數(shù)據(jù)通路為8位并行通路，且GMII接口上傳送的信號不需經(jīng)過編碼，故信號帶寬最高為125*8=1000Mbps。

接口信號的工作頻率

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口4、信號速率以及帶寬GMII(GigabitMediaI5、信號電平DC指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范指標(biāo)。GMII接口允許接收端和發(fā)送端供電電壓不同，但這兩個電壓必須滿足下述指標(biāo)。

GMII接口DC指標(biāo)GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口5、信號電平GMII(GigabitMediaIndepAC指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范指出，所有的GMII接口信號都是點對點連接。對 于GMII接口接收端信號電壓，IEEE802.3-2012規(guī)范給出了一個模板。

GMII接口接收端信號電壓模板

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口AC指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范指出，所有的GMI6、PCB及原理設(shè)計要點PCB設(shè)計要點：IEEE802.3-2012規(guī)范沒有給出PCB設(shè)計要求。在實際設(shè)計中，一般要求進行阻抗控制，單端阻抗控制在50歐。且要求TXD、GTXCLK、TXEN、TXER信號之間作等長處理，RXD、RXCLK、RXDV、RXER信號之間做等長處理。原理設(shè)計要點：所有信號一對一連接，盡可能不分叉。一般要求要在信號的發(fā)送端根據(jù)走線長短和芯片特性加上相應(yīng)的阻抗匹配電路。

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口6、PCB及原理設(shè)計要點GMII(GigabitMedia7、編碼方式 GMII接口是基于MII接口的，在數(shù)據(jù)傳輸中不對數(shù)據(jù)進行編碼，TXD、RXD數(shù)據(jù)線直接傳送原始數(shù)據(jù)?？刂菩畔⒂蒚XEN、TXER、RXDV、RXER、COL、CRS信號線傳送。

GMII傳輸幀格式 GMII接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)位都為8位寬度，故一個時鐘周期可以傳輸和接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)位對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下圖GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口7、編碼方式GMII(GigabitMediaIndepTXD，TXEN，TXER在不同操作下的編碼說明如下圖

TXEN、TXER、TXD編碼表

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口TXD，TXEN，TXER在不同操作下的編碼說明如下圖GMRXD，RXDV，RXER在不同操作下的編碼說明如下圖

RXDV、RXER、RXD編碼表

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口RXD，RXDV，RXER在不同操作下的編碼說明如下圖GM8、測試指標(biāo)GMII接口信號測試分為兩類，一類是電氣測試，一類是時序測試。電氣指標(biāo)：信號電平過沖最高不能超過4V，最低過沖不能低于-0.6V。如下圖

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口8、測試指標(biāo)GMII(GigabitMediaIndep時序指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定，所有的GMII接口時序指標(biāo)都是在信號接收端測量。GMII時鐘信號測量參數(shù)

GMII信號時序測量參數(shù)GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口時序指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定，所有的GMIIEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定的GMII信號時序指標(biāo)規(guī)范

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口IEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定的GMII信號時序指標(biāo)規(guī)9、測試方法GMII接口測試關(guān)注指標(biāo)如下：DC：Peaktopeak，Maximum，MinimumAC：rise@level，fall@level，F(xiàn)requence，Period@leve，width@level，Setuptime，holdtime在測試過程中可直接調(diào)用示波器的參數(shù)進行測試接口參數(shù)可參考如下指標(biāo)，具體指標(biāo)還需參考datasheetGMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口9、測試方法GMII(GigabitMediaIndepGMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependent1、參考標(biāo)準(zhǔn) 《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述

XAUI接口的形成基于XGMII(10GigabitMediaIndependentInterface)接口，即將32位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4對SerDes通道的8位數(shù)據(jù)。由于XGMII接口信號線太多，不利于PCB走線，因此很多支持10Gbps數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗AC芯片與PHY芯片之間接口選擇采用XAUI接口。XAUI接口僅支持全雙工操作。

包含XAUI接口的OSI網(wǎng)絡(luò)模型

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口1、參考標(biāo)準(zhǔn)XAUI(10GigabitAttachme3、信號數(shù)量 XAUI接口是低振幅AC耦合差分接口。AC耦合允許互連器件之間采用不同的供電電壓。低振幅差分信號可達到抑制噪聲與改善EMI的效果。XAUI接口為點對點連接，由8對差分信號組成，其中4對發(fā)送，4對接收。其引腳定義如下圖所示：

XGXS輸入輸出管教定義XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口3、信號數(shù)量XAUI(10GigabitAttachme4、信號速率與帶寬 XAUI接口支持4通道，每通道信號速率為3.125Gbps±100ppm。如下表所示：

XAUI接口通道速率及UI指標(biāo) 帶寬為3.125×4＝12.5Gbps，但由于XAUI接口采用8B/10編碼，即每傳輸一個字節(jié)需占用10位，因此純數(shù)據(jù)帶寬占有率為80%，即12.5×80%＝10Gbps。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口4、信號速率與帶寬XAUI(10GigabitAttac5、信號電平1）驅(qū)動電平要求：驅(qū)動器差分信號振幅取決于多個因素，如發(fā)送器預(yù)加重與發(fā)送通路線路損耗等。IEEE802.3-2012規(guī)范指標(biāo)： XAUI接口驅(qū)動器端電平指標(biāo)

差分輸出信號峰峰值應(yīng)低于1600mV（包含任何發(fā)送均衡），由于接收端為AC耦合，DC參考邏輯電平指標(biāo)將沒有意義。差分輸出信號的單端對地極限電壓為-0.4V~2.3V。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口5、信號電平XAUI(10GigabitAttachme

差分輸出信號峰峰值測試參考指標(biāo) 單端輸出信號對地電壓測試XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口XAUI(10GigabitAttachmentUni2）接收端電平要求IEEE802.3-2012規(guī)范指出，接收端應(yīng)該能夠接收對端互連發(fā)送器發(fā)出的未衰減的XAUI差分信號，即驅(qū)動器端最高峰峰值為1600mV的差分輸出信號。同時，考慮實際收發(fā)器的輸入阻抗不一定為標(biāo)準(zhǔn)的100歐，接收端差分信號的幅度有可能超過1600mV。由于接收端采用AC耦合，因此接收端差分輸入信號振幅的極限值將取決于接收器的應(yīng)用。接收端差分輸入信號振幅的最小值可根據(jù)驅(qū)動器far-end眼圖模板及接收器的實際輸入阻抗來確定。由于驅(qū)動器far-end眼圖模板的獲得依靠穩(wěn)定控制的負載阻抗，因此接收端差分輸入信號的實測最小值將由于接收端的輸入阻抗而在far-end眼圖模板指標(biāo)的基礎(chǔ)上變化。具體指標(biāo)需參考接口芯片的DataSheet。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口2）接收端電平要求XAUI(10GigabitAttac6、PCB及原理設(shè)計要點要求進行阻抗控制，差分阻抗控制在100歐。在進行阻抗控制的FR4印制板材上能夠傳輸大約50cm。規(guī)范未規(guī)定需進行外部端接電阻來進行阻抗控制。從實際應(yīng)用來看，部分XAUI接口芯片要求進行差分線間電阻匹配以達到阻抗控制。要求進行AC耦合方式，規(guī)范并未規(guī)定耦合電容值。從實際應(yīng)用來看，典型值為0.1uF，但不同的XAUI接口芯片，所要求的電容值會有所不同。AC耦合電容靠近接收端放置。從實際應(yīng)用來看，支持XAUI接口的芯片一般可通過使用內(nèi)部可編程式均衡技術(shù)，補償數(shù)據(jù)流由于電路布線、連接器、傳輸線碼間串?dāng)_等原因造成的信號缺陷，從而保證其在低成本的FR4印制板可靠地傳輸。因此，通過設(shè)置合適的編程值以達到最佳的眼圖效果，將是一個設(shè)計難點。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口6、PCB及原理設(shè)計要點XAUI(10GigabitAt7、編碼方式 XAUI接口基于XGMII接口，將32位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4通道的8位數(shù)據(jù)。XAUI接口與XGMII接口均采用8B/10B編碼方式，IEEE802.3-2012針對XGMII接口對8B/10B的編碼原理作了介紹，如下圖所示

8B/10B編碼方式介紹XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口7、編碼方式XAUI(10GigabitAttachme8、測試指標(biāo)驅(qū)動端電氣指標(biāo)：

XAUI接口驅(qū)動端電氣標(biāo)準(zhǔn)

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口8、測試指標(biāo)XAUI(10GigabitAttachme接收端電氣指標(biāo) · XAUI接口接收端電氣標(biāo)準(zhǔn)

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口接收端電氣指標(biāo)XAUI(10GigabitAttachm驅(qū)動器眼圖模板：

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口驅(qū)動器眼圖模板：XAUI(10GigabitAttach9、測試方法 信號電平、跳變沿可采用示波器的pkpk、rise20/80、fall80/20測試項直接進行測試。XAUI接口眼圖調(diào)用Driverfar-end和Drivernear-end的眼圖模板進行測試。對于抖動指標(biāo)，規(guī)范要求測試TotalJitter、Deterministicjitter(確定性抖動)和Randomjitter(隨機抖動)

XAUI接口測試指標(biāo)如下圖：XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口9、測試方法XAUI(10GigabitAttachme參考標(biāo)準(zhǔn):CiscoSysterms,IncSerial-MIISpecificationRevision2.1February9,2000接口概述：SMII接口是MII接口的簡化設(shè)計．SMII接口僅使用一根發(fā)送數(shù)據(jù)線和一根接收數(shù)據(jù)線來傳輸MII接口的所有數(shù)據(jù)與控制信息，大大簡化了接口設(shè)計．SMII接口具有以下特點：允許多個端口共用同一個系統(tǒng)參考時鐘；支持全雙工和半雙工；支持10/100Mbps數(shù)據(jù)傳輸；允許MAC與MAC之間的相互通訊；PCB及原理設(shè)計要求:規(guī)范未做具體要求．一般要求要在信號的發(fā)送端根據(jù)走線長短和芯片特性加上相應(yīng)的端接電阻。典型應(yīng)用示例：SMII（SerialMediaIndependentInterface）接口參考標(biāo)準(zhǔn):SMII（SerialMediaIndepen參考標(biāo)準(zhǔn):CiscoSysterms,IncSerial-MIISpecificationRevision2.1February9,2000接口概述：S3MII接口是SMII接口的一種可選形式，主要使用與MAC與PHY之間的連線較長的情況（信號時延大于1ns）。在S3MII接口的模式下，增加了4根信號線RX_CLK、RX_SYNC、TX_CLK和TX_SYNC，以替代SYNC信號。S3MII接口的示意圖如下所示：PCB及原理設(shè)計要求:規(guī)范未做具體要求．一般要求要在信號的發(fā)送端根據(jù)走線長短和芯片特性加上相應(yīng)的端接電阻。S3MII(SourceSynchronousMII)接口參考標(biāo)準(zhǔn):S3MII(SourceSynchronous參考標(biāo)準(zhǔn):CiscoSysterms,IncSerial-GMIISpecification.Revision1.8,2005.4.27;接口概述：SGMII接口的含義為串行的GMII接口。該標(biāo)準(zhǔn)是Cisco公司為了減少GMII接口的線對數(shù)目而制定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。SGMII接口包含2對差分?jǐn)?shù)據(jù)信號，1對發(fā)送，1對接收；以及兩對差分時鐘信號，一對發(fā)送，一對接收。若數(shù)據(jù)接收端的器件自身可以從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)出時鐘，則其數(shù)據(jù)的參考時鐘可以不使用。SGMII接口的示意圖如下：SGMII（SerialGigabitMediaIndependentInterface）接口參考標(biāo)準(zhǔn):SGMII（SerialGigabitMedi信號電平SGMII的電氣參數(shù)滿足LVDS標(biāo)準(zhǔn)，其發(fā)送端參數(shù)應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：其接收端參數(shù)應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：SGMII（SerialGigabitMediaIndependentInterface）接口信號電平SGMII（SerialGigabitMediaPCB及原理設(shè)計要求:MAC和PHY之間走線的特性阻抗應(yīng)為100歐姆±10％。差分線對應(yīng)該相鄰且走線應(yīng)該盡可能匹配。數(shù)據(jù)和時鐘信號必須為AC耦合，通常使用0.01uF的電容，推薦AC耦電容靠近信號的接收段。數(shù)據(jù)和時鐘信號線應(yīng)該等長。接收信號、時鐘信號及發(fā)送信號應(yīng)該相互遠離，并遠離模擬和時鐘信號以降低串繞。SGMII（SerialGigabitMediaIndependentInterface）接口PCB及原理設(shè)計要求:SGMII（SerialGigabi參考標(biāo)準(zhǔn): ReducedGigabitMediaIndependentInterface(RGMII),HPCompany,V2.02002.4.1;接口概述： RGMII接口提供了MAC和PHY之間的一種連接選擇。它只需要12根信號線就可以完成GMII接口所能完成的功能。為了達到減少管腳的目的，其數(shù)據(jù)及控制信號的時鐘參考沿改變?yōu)镈DR的形式。信號的名稱，信號流向以及信號描述見下表：RGMII（ReducedGigabitMediaIndependentInterface）接口參考標(biāo)準(zhǔn):RGMII（ReducedGigabitMedPCB及原理設(shè)計要求:規(guī)范中未對RGMII的原理設(shè)計提出要求。但是在設(shè)計中應(yīng)該根據(jù)走線長短及芯片特性加入串接電阻以改善信號指標(biāo)。對于PCB的Layout，應(yīng)注意以下幾點：若芯片中未集成CLK信號的延遲調(diào)整的功能時，CLK信號線相對于數(shù)據(jù)信號線需要在PCB布線長度上增加1.5ns至2.0ns的延遲，以滿足RGMII時序指標(biāo)的要求。MAC和PHY之間走線的特性阻抗應(yīng)控制在50歐。數(shù)據(jù)和時鐘信號線應(yīng)該等長。接收信號及發(fā)送信號應(yīng)相互遠離，并且信號線在布線時應(yīng)遠離模擬及時鐘信號以降低串繞。RGMII（ReducedGigabitMediaIndependentInterface）接口PCB及原理設(shè)計要求:RGMII（ReducedGigab參考標(biāo)準(zhǔn):XFPMSA/INF-8077i（10GigabitSmallFormFactorPluggableModule）,V4.52005.8.31接口概述：XFP接口為XFP（10GigabitSmallFormFactorPluggable）MSA（MultiSourceAgreement）組織定義的用于數(shù)據(jù)通信和電信的10Gbps串行收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)。XFP接口的信號數(shù)量分為高速信號線，低速信號線和管理信號線三類。高速信號線的包括參考時鐘Refclk±信號，以及TD±、RD±信號，共三對6根信號線。低速信號包括Power_Down/Rst、RX_Los、Mod_NR、Mod_Abs、TX_Dis、Interrupt#、Mod_Desel共7根信號線。管理接口的信號包括SDA、SCL兩根符合I2C接口的信號。接口的引腳定義如下圖所示：XFP接口參考標(biāo)準(zhǔn):XFP接口信號（包含電源）的名稱和意義見下表接口概述：XFP接口XFP接口PCB及原理設(shè)計要求:

原理設(shè)計：XFI高速信號TD±，RD±，Refclk±均推薦采用AC耦合方式，特征阻抗為100歐。Refclk±時鐘的接口為PECL接口，在時鐘設(shè)計時需要注意端接匹配設(shè)計。XFP要求在XFI(不含Refclk±)接口的內(nèi)部集成耦合電容及100歐姆的匹配阻抗。

對于低速信號接口，必須注意到信號要求在主板側(cè)的上下拉要求及其在模塊內(nèi)部的上下拉處理。主要有：Mod_NR需在主板側(cè)上拉至Vcc；Interrupt＃需要在主板側(cè)上拉至Vcc；Mod_Abs需要在主板側(cè)上拉至VCC；RX_Los需要在主板側(cè)上拉至Vcc。Mod_Desel在模塊內(nèi)上拉至VCC3；TX_Dis在模塊內(nèi)上拉至VCC3；Mod_Abs需要在模塊內(nèi)部接地；P_Down/Rst在模塊內(nèi)上拉至VCC3。

對于XFP模塊的電源輸入，XFPMSA規(guī)范定義對噪聲提出了要求。要求當(dāng)使用1MHz低通濾波器測試時，噪聲的P－P值小于2％；當(dāng)使用1MHz－10MHz的濾波器測試時，其噪聲的P－P值小于3％。XFP接口PCB及原理設(shè)計要求:XFP接口PCB設(shè)計：XFP規(guī)范中要求，XFI高速串行差分接口信號在標(biāo)準(zhǔn)的FR4板材上最大傳輸距離可達200毫米；在改進的FR4板材上可以到達300毫米的傳輸距離。在PCB走線時不能超過長度限制。保持差分對走線在PCB的同一層，以降低阻抗不連續(xù)的影響差分線的走線應(yīng)保持等長。差分線的不等長將直接導(dǎo)致信號skew并增加共模反射。應(yīng)消除/減少走線上的過孔及分叉。若不能消除，應(yīng)盡量較少過孔。應(yīng)記住過孔和它們在電源/地層上的孔間隙將會導(dǎo)致周邊信號阻抗不連續(xù)。若可能，應(yīng)保證過孔遠離走線10倍線寬的的距離，最小也要在2.5倍線寬的距離以上。使用圓弧走線而不是90度或45度走線。走線應(yīng)遠離其它信號走線，以避免信號間的干擾。信號走線間應(yīng)保持10倍線寬以上的距離。不要讓其它電路的數(shù)字信號走線通過收發(fā)器區(qū)域。不要破壞電源/地層，這將會導(dǎo)致更大的噪聲。XFP接口PCB設(shè)計：XFP接口謝謝！謝謝！常用接口介紹常用接口介紹MII接口GMII接口XAUI接口SMII接口S3MII接口SGMII接口RGMII接口XFP接口57

常見交換接口

MII接口2

常見交換接口

1.參考標(biāo)準(zhǔn)2.接口概述3.信號數(shù)量4.信號速率與帶寬5.信號電平6.PCB及原理設(shè)計要點7.編碼方式8.測試指標(biāo)9.測試方法58

接口概述范圍1.參考標(biāo)準(zhǔn)3

接口概述范圍1、參考標(biāo)準(zhǔn)《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述MII接口由兩個獨立的數(shù)據(jù)通道、各個數(shù)據(jù)通道的控制／狀態(tài)／時鐘信號以及MII管理接口信號組成。

圖1.1

MII接口的OSI網(wǎng)絡(luò)模型

59

MII（mediaindependentinterface）接口1、參考標(biāo)準(zhǔn)4

MII（mediaindependent3、信號數(shù)量：

MII接口為點對點連接，加上MDC/MDIO管理信號，共有18根引腳，其引腳定義如下：60

MII（mediaindependentinterface）接口3、信號數(shù)量：5

MII（mediaindependen 4、信號速率與帶寬

100Mbps模式下MII接口時鐘頻率為25MHz；數(shù)據(jù)通路為４位并行通路，且MII接口上傳送的信號不需經(jīng)過編碼，故信號帶寬最高為25*４=100Mbps。 10Mbps模式下MII接口時鐘頻率為2.5MHz；數(shù)據(jù)通路為４位并行通路，且MII接口上傳送的信號不需經(jīng)過編碼，故信號帶寬最高為2.5*４=10Mbps。61

MII（mediaindependentinterface）接口 4、信號速率與帶寬6

MII（mediaindepe

5、信號電平

使用TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備工作電壓兼容5.0V與3.3V。需注意，當(dāng)MII接口的狀態(tài)發(fā)生改變時，MII接口的接收端的直流輸入電壓相對地信號的容限為0~5.5V；瞬時輸入相對地信號的容限為-1.8V~7.3V。瞬態(tài)持續(xù)時間不能超過15ns。驅(qū)動器端的電氣特性： 直流特性：輸出電流Ioh為4.0mA時，輸出的高邏輯電平Voh應(yīng)不小于2.40V；輸出電流Iol為4.0mA時，輸出的低電平Vol應(yīng)不大于0.40V。

接收端的電氣特性： 門限電壓：高電平需大于等于2.00V，因此Vihmin=2.00V。低電平需小于等于0.80V，因此Vilmax＝0.80V。介于Vilmax與Vihmin之間的信號為無效信號。62

MII（mediaindependentinterface）接口 5、信號電平7

MII（mediaindependen

6、PCB及原理圖設(shè)計要點

規(guī)范指出，由于對直流輸入電流有限制要求，故允許在MII接口信號上面使用弱的上下拉。具體要求為，允許在MII接口信號（除了COL/MDC/MDIO信號）上進行弱下拉操作。允許在COL信號上進行弱上拉操作；允許MDIO信號在靠近MAC端使用2k?±5%電阻進行下拉操作；要求MDIO信號在靠近PHY端使用1.5k?±5%電阻進行上拉操作。與TX_CLK信號同步的信號包括TX_EN、TXD<3:0>、TX_ER，這些信號均需由PHY端在TX_CLK信號的上升沿進行采樣，需要做等長處理；與RX_CLK信號同步的信號包括RX_DV、RXD<3:0>、RX_ER，這些信號均需由MAC端在RX_CLK信號的上升沿進行采樣，需要做等長處理。

63

MII（mediaindependentinterface）接口 6、PCB及原理圖設(shè)計要點8

MII（mediain7、編碼方式 MII接口傳輸幀格式：

數(shù)據(jù)流收發(fā)方式：64

MII（mediaindependentinterface）接口7、編碼方式9

MII（mediaindependent

發(fā)送端時序圖：

發(fā)送端數(shù)據(jù)編解碼對應(yīng)表65

MII（mediaindependentinterface）接口發(fā)送端時序圖：10

MII（mediaindepe 接收端時序圖：

接收端數(shù)據(jù)編解碼對應(yīng)表

66

MII（mediaindependentinterface）接口 接收端時序圖：11

MII（mediaindepend

管理接口傳輸幀格式

67

MII（mediaindependentinterface）接口 管理接口傳輸幀格式12

MII（mediaindep8、測試指標(biāo)

發(fā)送端指標(biāo)

高電平時間是指信號電平大于或等于Vih(min)的持續(xù)時間．低電平時間是指信號電平小于或等于Vil(max)的持續(xù)時間． 與TX_CLK信號同步的信號包括TX_EN；TXD<3:0>；TX_ER．這些信號均需由PHY端在TX_CLK信號的上升沿進行采樣

MII（mediaindependentinterface）接口8、測試指標(biāo)MII（mediaindependentin

接收指標(biāo)

與RX_CLK信號同步的信號包括RX_DV；RXD<3:0>；RX_ER．這些信號均需由MAC端在RX_CLK信號的上升沿進行采樣．MII（mediaindependentinterface）接口 接收指標(biāo)MII（mediaindependentintMDIO相對MDC信號的時序關(guān)系

MDIO(ManagementDataInput/Output)為雙向信號，可以被PHY端或者是MAC端所驅(qū)動．當(dāng)MDIO信號被MAC端驅(qū)動時，規(guī)范定義了PHY端的建立保持時間，如下圖所示，測試點為靠近PHY端：MII（mediaindependentinterface）接口MDIO相對MDC信號的時序關(guān)系MII（mediaind

當(dāng)MDIO信號由PHY端驅(qū)動時，MAC在MDC信號的上升沿進行采樣．PHY端MDIO信號的輸出延遲指標(biāo)如下圖所示（測量點為靠近MAC端）MII（mediaindependentinterface）接口 當(dāng)MDIO信號由PHY端驅(qū)動時，MAC在MDC信號的上升沿9、測試方法

直流指標(biāo)可直接調(diào)用示波器中的pkpk、Top、Base測試項直接進行測試。交流指標(biāo)可以調(diào)用Setuptime，Holdtime測試項測試。 測試指標(biāo)如下表格MII（mediaindependentinterface）接口9、測試方法MII（mediaindependentin1、參考標(biāo)準(zhǔn)：《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述 GMII接口是一個工作在125Mhz時鐘下的8比特寬的數(shù)據(jù)總線接口。GMII由兩個獨立的數(shù)據(jù)通道、接收和發(fā)送各個數(shù)據(jù)通道的控制信號、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信號、各個數(shù)據(jù)通道的時鐘信號以及管理接口信號組成。

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口

1、參考標(biāo)準(zhǔn)：GMII(GigabitMediaInde3、接口信號介紹 GMII接口為點對點連接，信號線有GTXCLK、RXCLK、TXD[0：7]、RXD[0：7]、TXER、TXEN、COL、RXER、RXDV、CRS，一共24根信號線。 其中COL和CRS信號與時鐘無關(guān)，其余信號是時鐘同步信號。 GMII規(guī)范規(guī)定，GMII接口同MII接口共享信號線，其引腳定義如下：

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口3、接口信號介紹GMII(GigabitMediaIn4、信號速率以及帶寬GMII接口工作頻率最高為125MHz，數(shù)據(jù)通路為8位并行通路，且GMII接口上傳送的信號不需經(jīng)過編碼，故信號帶寬最高為125*8=1000Mbps。

接口信號的工作頻率

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口4、信號速率以及帶寬GMII(GigabitMediaI5、信號電平DC指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范指標(biāo)。GMII接口允許接收端和發(fā)送端供電電壓不同，但這兩個電壓必須滿足下述指標(biāo)。

GMII接口DC指標(biāo)GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口5、信號電平GMII(GigabitMediaIndepAC指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范指出，所有的GMII接口信號都是點對點連接。對 于GMII接口接收端信號電壓，IEEE802.3-2012規(guī)范給出了一個模板。

GMII接口接收端信號電壓模板

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口AC指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范指出，所有的GMI6、PCB及原理設(shè)計要點PCB設(shè)計要點：IEEE802.3-2012規(guī)范沒有給出PCB設(shè)計要求。在實際設(shè)計中，一般要求進行阻抗控制，單端阻抗控制在50歐。且要求TXD、GTXCLK、TXEN、TXER信號之間作等長處理，RXD、RXCLK、RXDV、RXER信號之間做等長處理。原理設(shè)計要點：所有信號一對一連接，盡可能不分叉。一般要求要在信號的發(fā)送端根據(jù)走線長短和芯片特性加上相應(yīng)的阻抗匹配電路。

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口6、PCB及原理設(shè)計要點GMII(GigabitMedia7、編碼方式 GMII接口是基于MII接口的，在數(shù)據(jù)傳輸中不對數(shù)據(jù)進行編碼，TXD、RXD數(shù)據(jù)線直接傳送原始數(shù)據(jù)?？刂菩畔⒂蒚XEN、TXER、RXDV、RXER、COL、CRS信號線傳送。

GMII傳輸幀格式 GMII接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)位都為8位寬度，故一個時鐘周期可以傳輸和接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)位對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下圖GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口7、編碼方式GMII(GigabitMediaIndepTXD，TXEN，TXER在不同操作下的編碼說明如下圖

TXEN、TXER、TXD編碼表

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口TXD，TXEN，TXER在不同操作下的編碼說明如下圖GMRXD，RXDV，RXER在不同操作下的編碼說明如下圖

RXDV、RXER、RXD編碼表

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口RXD，RXDV，RXER在不同操作下的編碼說明如下圖GM8、測試指標(biāo)GMII接口信號測試分為兩類，一類是電氣測試，一類是時序測試。電氣指標(biāo)：信號電平過沖最高不能超過4V，最低過沖不能低于-0.6V。如下圖

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口8、測試指標(biāo)GMII(GigabitMediaIndep時序指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定，所有的GMII接口時序指標(biāo)都是在信號接收端測量。GMII時鐘信號測量參數(shù)

GMII信號時序測量參數(shù)GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口時序指標(biāo)：IEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定，所有的GMIIEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定的GMII信號時序指標(biāo)規(guī)范

GMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口IEEE802.3-2012規(guī)范規(guī)定的GMII信號時序指標(biāo)規(guī)9、測試方法GMII接口測試關(guān)注指標(biāo)如下：DC：Peaktopeak，Maximum，MinimumAC：rise@level，fall@level，F(xiàn)requence，Period@leve，width@level，Setuptime，holdtime在測試過程中可直接調(diào)用示波器的參數(shù)進行測試接口參數(shù)可參考如下指標(biāo)，具體指標(biāo)還需參考datasheetGMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口9、測試方法GMII(GigabitMediaIndepGMII(GigabitMediaIndependentInterface)接口GMII(GigabitMediaIndependent1、參考標(biāo)準(zhǔn) 《IEEEStd802.3-2012》2、接口概述

XAUI接口的形成基于XGMII(10GigabitMediaIndependentInterface)接口，即將32位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4對SerDes通道的8位數(shù)據(jù)。由于XGMII接口信號線太多，不利于PCB走線，因此很多支持10Gbps數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗AC芯片與PHY芯片之間接口選擇采用XAUI接口。XAUI接口僅支持全雙工操作。

包含XAUI接口的OSI網(wǎng)絡(luò)模型

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口1、參考標(biāo)準(zhǔn)XAUI(10GigabitAttachme3、信號數(shù)量 XAUI接口是低振幅AC耦合差分接口。AC耦合允許互連器件之間采用不同的供電電壓。低振幅差分信號可達到抑制噪聲與改善EMI的效果。XAUI接口為點對點連接，由8對差分信號組成，其中4對發(fā)送，4對接收。其引腳定義如下圖所示：

XGXS輸入輸出管教定義XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口3、信號數(shù)量XAUI(10GigabitAttachme4、信號速率與帶寬 XAUI接口支持4通道，每通道信號速率為3.125Gbps±100ppm。如下表所示：

XAUI接口通道速率及UI指標(biāo) 帶寬為3.125×4＝12.5Gbps，但由于XAUI接口采用8B/10編碼，即每傳輸一個字節(jié)需占用10位，因此純數(shù)據(jù)帶寬占有率為80%，即12.5×80%＝10Gbps。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口4、信號速率與帶寬XAUI(10GigabitAttac5、信號電平1）驅(qū)動電平要求：驅(qū)動器差分信號振幅取決于多個因素，如發(fā)送器預(yù)加重與發(fā)送通路線路損耗等。IEEE802.3-2012規(guī)范指標(biāo)： XAUI接口驅(qū)動器端電平指標(biāo)

差分輸出信號峰峰值應(yīng)低于1600mV（包含任何發(fā)送均衡），由于接收端為AC耦合，DC參考邏輯電平指標(biāo)將沒有意義。差分輸出信號的單端對地極限電壓為-0.4V~2.3V。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口5、信號電平XAUI(10GigabitAttachme

差分輸出信號峰峰值測試參考指標(biāo) 單端輸出信號對地電壓測試XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口XAUI(10GigabitAttachmentUni2）接收端電平要求IEEE802.3-2012規(guī)范指出，接收端應(yīng)該能夠接收對端互連發(fā)送器發(fā)出的未衰減的XAUI差分信號，即驅(qū)動器端最高峰峰值為1600mV的差分輸出信號。同時，考慮實際收發(fā)器的輸入阻抗不一定為標(biāo)準(zhǔn)的100歐，接收端差分信號的幅度有可能超過1600mV。由于接收端采用AC耦合，因此接收端差分輸入信號振幅的極限值將取決于接收器的應(yīng)用。接收端差分輸入信號振幅的最小值可根據(jù)驅(qū)動器far-end眼圖模板及接收器的實際輸入阻抗來確定。由于驅(qū)動器far-end眼圖模板的獲得依靠穩(wěn)定控制的負載阻抗，因此接收端差分輸入信號的實測最小值將由于接收端的輸入阻抗而在far-end眼圖模板指標(biāo)的基礎(chǔ)上變化。具體指標(biāo)需參考接口芯片的DataSheet。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口2）接收端電平要求XAUI(10GigabitAttac6、PCB及原理設(shè)計要點要求進行阻抗控制，差分阻抗控制在100歐。在進行阻抗控制的FR4印制板材上能夠傳輸大約50cm。規(guī)范未規(guī)定需進行外部端接電阻來進行阻抗控制。從實際應(yīng)用來看，部分XAUI接口芯片要求進行差分線間電阻匹配以達到阻抗控制。要求進行AC耦合方式，規(guī)范并未規(guī)定耦合電容值。從實際應(yīng)用來看，典型值為0.1uF，但不同的XAUI接口芯片，所要求的電容值會有所不同。AC耦合電容靠近接收端放置。從實際應(yīng)用來看，支持XAUI接口的芯片一般可通過使用內(nèi)部可編程式均衡技術(shù)，補償數(shù)據(jù)流由于電路布線、連接器、傳輸線碼間串?dāng)_等原因造成的信號缺陷，從而保證其在低成本的FR4印制板可靠地傳輸。因此，通過設(shè)置合適的編程值以達到最佳的眼圖效果，將是一個設(shè)計難點。XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口6、PCB及原理設(shè)計要點XAUI(10GigabitAt7、編碼方式 XAUI接口基于XGMII接口，將32位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4通道的8位數(shù)據(jù)。XAUI接口與XGMII接口均采用8B/10B編碼方式，IEEE802.3-2012針對XGMII接口對8B/10B的編碼原理作了介紹，如下圖所示

8B/10B編碼方式介紹XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口7、編碼方式XAUI(10GigabitAttachme8、測試指標(biāo)驅(qū)動端電氣指標(biāo)：

XAUI接口驅(qū)動端電氣標(biāo)準(zhǔn)

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口8、測試指標(biāo)XAUI(10GigabitAttachme接收端電氣指標(biāo) · XAUI接口接收端電氣標(biāo)準(zhǔn)

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口接收端電氣指標(biāo)XAUI(10GigabitAttachm驅(qū)動器眼圖模板：

XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口驅(qū)動器眼圖模板：XAUI(10GigabitAttach9、測試方法 信號電平、跳變沿可采用示波器的pkpk、rise20/80、fall80/20測試項直接進行測試。XAUI接口眼圖調(diào)用Driverfar-end和Drivernear-end的眼圖模板進行測試。對于抖動指標(biāo)，規(guī)范要求測試TotalJitter、Deterministicjitter(確定性抖動)和Randomjitter(隨機抖動)

XAUI接口測試指標(biāo)如下圖：XAUI(10GigabitAttachmentUnitInterface

)接口9、測試方法XAUI(10GigabitAttachme參考標(biāo)準(zhǔn):CiscoSysterms,IncSerial-MIISpecificationRevision2.1February9,2000接口概述：SMII接口是MII接口的簡化設(shè)計．SMII接口僅使用一根發(fā)送數(shù)據(jù)線和一根接收數(shù)據(jù)線來傳輸MII接口的所有數(shù)據(jù)與控制信息，大大簡化了接口設(shè)計．SMII接口具有以下特點：允許多個端口共用同一個系統(tǒng)參考時鐘；支持全雙工和半雙工；支持10/100Mbps數(shù)據(jù)傳輸；允許MAC與MAC之間的相互通訊；PCB及原理設(shè)計要求:規(guī)范未做具體要求．一般要求要在信號的發(fā)送端根據(jù)走線長短和芯片特性加上相應(yīng)的端接電阻。典型應(yīng)用示例：SMII（SerialMediaIndependentInterface）接口參考標(biāo)準(zhǔn):SMII（SerialMediaIndepen參考標(biāo)準(zhǔn):CiscoSysterms,IncSerial-MIISpecificationRevision2.1February9,2000接口概述：S3MII接口是SMII接口的一種可選形式，主要使用與MAC與PHY之間的連線較長的情況（信號時延大于1ns）。在S3MII接口的模式下，增加了4根信號線RX_CLK、RX_SYNC、TX_CLK和TX_SYNC，以替代SYNC信號。S3MII接口的示意圖如下所示：PCB及原理設(shè)計要求:規(guī)范未做具體要求．一般要求要在信號的發(fā)送端根據(jù)走線長短和芯片特性加上相應(yīng)的端接電阻。S3MII(SourceSynchronousMII)接口參考標(biāo)準(zhǔn):S3MII(SourceSynchronous參考標(biāo)準(zhǔn):CiscoSysterms,IncSerial-GMIISpecification.Revision1.8,2005.4.27;接口概述：SGMII接口的含義為串行的GMII接口。該標(biāo)準(zhǔn)是Cisco公司為了減少GMII接口的線對數(shù)目而制定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。SGMII接口包含2對差分?jǐn)?shù)據(jù)信號，1