【FPGA】RGMII接口

1、RGMII 接口概要

2、RGMII 接口介绍

2.1 MII接口

2.2 RMII接口

2.3 GMII接口

2.4 RGMII接口

1、RGMII 接口概要

以太网的通信离不开物理层 PHY 芯片的支持，以太网 MAC 和 PHY 之间有一个接口，常用的接口有MII、 RMII、 GMII、 RGMII 等。
MII（Medium Independent Interface，媒体独立接口）： MII 支持 10Mbps 和 100Mbps 的操作，数据位宽为 4 位

在 100Mbps 传输速率下，时钟频率为 25Mhz
在 10Mbps 传输速率下，时钟频率为 2.5Mhz

RMII（Reduced MII）： RMII 是 MII 的简化版，数据位宽为 2 位

在 100Mbps 传输速率下，时钟频率为 50Mhz
在 10Mbps 传输速率下，时钟频率为 5Mhz

GMII（Gigabit MII）： GMII 接口向下兼容 MII 接口，支持 10Mbps、 100Mbps 和 1000Mbps 的操作，数据位宽为 8 位

在 1000Mbps 传输速率下，时钟频率为 125Mhz
在 100Mbps 传输速率下，时钟频率为 25Mhz
在 10Mbps 传输速率下，时钟频率为 2.5Mhz

RGMII（Reduced GMII）： RGMII 是 GMII 的简化版，数据位宽为 4 位

在 1000Mbps 传输速率下，时钟频率为 125Mhz，在时钟的上下沿同时采样数据
在 100Mbps传输速率下，时钟频率为25MHz，为单个时钟沿采样
在 10Mbps传输速率下，时钟频率为2.5MHz，为单个时钟沿采样

在千兆以太网中，常用的接口为 RGMII 和 GMII 接口。 RGMII 接口的优势是同时适用于10M/100M/1000Mbps 通信速率，同时占用的引脚数较少。但 RGMII 接口也有其缺点，就是在 PCB 布线时需要尽可能对时钟、控制和数据线进行等长处理，且时序约束相对也更为严格。

2、RGMII 接口介绍

2.1 MII接口

即媒体独立接口，数据位宽为 4 位，100Mbps 速率下，时钟频率为 25MHz； 10Mbps 速率下，时钟频率为 2.5MHz

ETH_RXC：接收数据参考时钟， ETH_RXC 由 PHY 侧提供。

ETH_RXDV：接收数据有效信号，高电平有效。

ETH_RXER：接收数据错误信号，高电平有效。

ETH_RXD：四位并行的接收数据线，在ETH_RXDV为高电平，ETH_RXER为低电平数据有效。

ETH_TXC：发送参考时钟， ETH_TXC 由 PHY侧提供。

ETH_TXEN：发射数据有效信号，高电平有效。

ETH_TXER：发射数据错误信号，高电平有效。

ETH_TXD：四位并行的发送数据线，在ETH_TXEN为高电平，ETH_TXER为低电平数据有效。

2.2 RMII接口

即简化媒体独立接口，数据位宽为2位，100Mbps 速率下，时钟频率为 50MHz； 10Mbps 速率下，时钟频率为 5MHz

REF_CLK：参考时钟

CRS_DV：CRS与DV复用接口

ETH_RXER：接收数据错误信号，高电平有效。

ETH_RXD：二位并行的接收数据线。

ETH_TXEN：发射数据有效信号，高电平有效。

ETH_TXD：二位并行的发送数据线

2.3 GMII接口

即千兆比特媒体独立接口，数据位宽为 8 位，1000Mbps 速率下，时钟频率为 125MHz； 100Mbps 速率下，时钟频率为 25M； 10Mbps 速率下，时钟频率为 2.5MHz

ETH_RXC：接收数据参考时钟， ETH_RXC 由 PHY 侧提供。

ETH_RXDV：接收数据有效信号，高电平有效。

ETH_RXER：接收数据错误信号，高电平有效。

ETH_RXD：八位并行的接收数据线，在ETH_RXDV为高电平，ETH_RXER为低电平数据有效。（4位数据有效）

ETH_TXC：发送参考时钟， ETH_TXC 由 PHY侧提供。

ETH_TXEN：发射数据有效信号，高电平有效。

ETH_TXER：发射数据错误信号，高电平有效。

ETH_TXD：八位并行的发送数据线，在ETH_TXEN为高电平，ETH_TXER为低电平数据有效。（4位数据有效）

2.4 RGMII接口

即简化千兆比特媒体独立接口，数据位宽为4 位，1000Mbps 速率下，时钟频率为 125MHz； 100Mbps 速率下，时钟频率为 25M； 10Mbps 速率下，时钟频率为 2.5MHz

REF_CLK：参考时钟

ETH_RXCTL（ETH_RX_DV）：接收数据控制信号。

ETH_RXD：四位并行的接收数据线。

ETH_TXCTL（ETH_TXEN）：发送数据控制信号。

ETH_TXD：四位并行的发送数据线

ETH_TXCTL 和 ETH_RXCTL 控制信号同样采用 DDR 的方式在一个时钟周期内传输两位控制信号，即上升沿发送/接收数据使能（TX_EN/RX_ DV）信号，下降沿发送/接收使能信号与错误信号的异或值（TX_ERR xor TX_EN、 RX_ERR xor RX_DV）。