聯詠晶片 IPC_XVR 之 Ethernet 介面介紹(1)_RMII介面

在聯詠IPC & XVR的晶片平台上皆有支持網路接口,其可應用於利用網路來進行產品軟體包的更新、資料上傳、RTSP即時串流使用等等。而聯詠晶片Ethernet介面則是提供二種介面,分別為RMII與RGMII等介面用來連接外部E-PHY晶片,以達到支持網路接口的應用。而此將會分成二個部分,來個別做RMII與RGMII介面的介紹。首先此篇章節會先以RMII介面介紹為主,下篇章節則會介紹RGMII介面。


在網絡設備中最基本組成元件是MAC和PHY,而從硬體角度來看Ethernet是由CPU,MAC,PHY三部分所組成,如下圖示意:

 

CPU,MAC,PHY並不是集合成在同一個芯片內,因由於PHY包含大量模擬器件,而MAC是典型的數字電路,考慮到芯片面積及模擬/數字混合架構的原因,將MAC集合成進CPU,而將PHY留置在片外,這種結構是最常見的。

MII(Media Independent interface)即媒體獨立介面,它是IEEE-802.3定義的行業標準,是MAC與PHY之間的接口。MII數據接口包含16個信號和2個管理接口信號,資料介面包括分別用於傳送器和接收器的兩條獨立通道,每條通道都有自己的資料、時鐘和控制訊號。管理介面是個雙訊號介面:一個是時鐘訊號,另一個是資料訊號,通過管理介面,上層能監視和控制PHY。

如下圖所示:

 

在IEEE802.3中規定的MII匯流排是一種用於將不同型別的PHY與相同網路控制器(MAC)相連線的通用匯流排。網路控制器可以用同樣的硬體介面與任何PHY進行連線。

MAC通過MII管理接口讀取PHY狀態寄存器以得知目前PHY的狀態。例如連接速度、雙工的能力等。也可以通過MII管理接口設置PHY的寄存器達到控制的目的。例如流控的打開關閉、自協商模式還是強制模式等。

MII資料介面以4-bits方式傳送數據雙向傳輸,時鐘速率25MHz時,其工作速率可達100Mb/s。當時鐘頻率爲2.5MHz時,對應速率爲10Mb/s。MII接口雖然很靈活但由於信號線太多,限制了多接口網口的發展,後續又衍生出RMII介面。

RMII(Reduced Media Independent Interface)即簡化媒體獨立介面;是標準的乙太網介面之一,比MII有更少的I/O傳輸。RMII收發使用2-bits數據進行傳輸,收發時鐘均採用50MHz時鐘源,RMII支援10M和100M的匯流排介面速度。信號定義如下:

 



 

其中CRS_DV是MII中RX_DV和CRS兩個信號的合併,當物理層接收到載波信號後CRS_DV變得有效,將數據發送給RXD。當載波信號消失後,CRS_DV會變爲無效。在100M乙太網速率中,MAC層每個時鐘採樣一次RXD[1:0]上的數據。在10M乙太網速率中,MAC層每10個時鐘採樣一次RXD[1:0]上的數據,此時物理層接收的每個數據會在RXD[1:0]保留10個時鐘。

 

對於RMII,每個八位字節的發送和接收應以di-bit (雙bit) 發送和接收的順序一次進行一個di-bit,如下所示。

 


DC Characteristics


AC Characteristics


Timing測量應以REF_CLK波形與參考電壓電平(1.4 V)交叉到有效輸入或輸出電平的點為參考。


Rise and Fall Time

輸出波形的上升和下降時間應介於1和5 ns之間。測量的點應在波形上 0.8V和2.0V之間。


以上RMII介面介紹至此,下篇章節則會介紹RGMII介面。待續~

 

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