Wire/6-Wire SGMII
XGMII: 10 Gigabit Media Independent Interface
XGMII 是用于10G以太网的MAC与PHY设备间通信的接口标准,它包括 32 bits 的数据通道(RXD & TXD),两组 4 bits 的控制通道(RXC & TXC)和两组时钟(收/发),时钟频率 156.25 MHz ,工作在 DDR 模式。图8表示XGMII接口的连接示意图,注意 RXD/TXD 信号上的 36 表示 32 bits 数据 + 4 bits 控制信号,其中每 8 bits 数据称为 1 个Lane,共用 1 路控制信号。
10 Gbps = 156.25 MHz * 32 bits * 2
XGMII信号数目(74 根)较多,通常用于芯片内的连接,不适合作为芯片间通信的接口,因此协议定义XGXS(XGMII eXtender Sublayer)子层以缩减信号数目,简化硬件设计。XGXS 子层主要完成 8b/10b 编码和不同Lane之间的去偏斜等功能。如图8所示,在信号链的两端,MAC和PHY 都包括XGXS子层,XAUI 是 XGXS 之间通信的接口。
XAUI 接口包括4组发送差分对和4 组接收差分对,共 16 根信号。每组差分对(Lane)的数据速率为 3.125 Gbps,因此总的数据速率为 4 * 3.125 Gbps = 12.5 Gbps,考虑到8b/10b的效率为80%,因此实际数据速率为 12.5Gbps * 80% = 10 Gbps。
图8. XGMII Interface
Appendix
XFI/XFP
XFI 是10G以太网 PMA(Physical Medium Attachment)和 PMD(Physical Medium Dependent)之间的接口标准,它只有两对差分线(收/发),共 4 根线,如图9所示。XFI 接口速度达到 10.3125 Gbps,采用 64B/66B 编码,在XAUI与XFI之间使用到 SerDes 以减小信号数。
图9. 10GbE Layer & Interface
XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable)是指应用XFI接口的光模块,应用于10G以太网的光传输。XFP光模块的尺寸略大于 SFP 和 SFP+ 光模块,三种光模块的详细对比见链接文章,在此不再赘述。
MDIO
如上文所述,MDIO用于上层(MAC)配置底层(PHY)的参数,它包括时钟信号 MDC 和数据信号 MDIO 。如果系统中不止一个PHY,在使用同一组MDIO信号以级联方式配置PHY时,需要通过PHY芯片管脚的 Strap 来寻址不同芯片。PHY芯片的物理地址Strap管脚一般与 RXD 管脚复用。在MDIO规范中定义PHY地址为 5 bit,即同一组MDIO多可配置 2^5 = 32 个PHY。图10表示MDIO配置的时序图。
注意,这里提到的PHY芯片Strap的物理地址仅与MDIO的配置过程寻址有关,和通常意义上的 MAC 地址没有任何关系。