網絡通信路徑常可總結為：網絡數據-->RJ45接口-->網絡變壓器-->網絡PHY芯片-->MAC-->CPU，如圖1。其中網絡變壓器到PHY之前傳輸接口一般為MDI，而PHY到MAC之前的傳輸接口一般包括有MII、RMII、SMII、SSMII、SSSMII、GMII、RGMII、SGMII、TBI、RTBI、XGMII、XAUI、XLAUI等，下面我們以RTL8211E為例對網絡通信路徑接口做一次梳理與總結，桑尼奇孫生，18576699326，QQ:2335804557，歡迎交流！（更多詳情）

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對應于RTL8211E，在物理網線與RTL8211E之間，主要通過MDI接口傳輸，而對于RTL8211E與MAC之前的通信接口會隨RTL8211E的版本不同，會有些許差異，RTL8211E-VB-CG為RGMII接口，而RTL8211EG-VB-CG則是除RGMII接口外還具備MII、GMII接口。

以下則具體介紹這幾類接口 ：

（1）MDI的全稱 Medium Dependent Interface ，網絡上給的翻譯是介質相關接口。在 hub或 switch 中有兩種接口，分別叫 MDI port和 MDI-X port， MDI port 也叫做級聯端口（ uplink port ），是 hub 或 switch 之間相互連接的端口。 MDI port和 MDI-X port 之間最大的區別在于， MDI port內部發送數據線和接收數據線沒交叉，而MDI-X port 內部發送數據線和接收數據線是交叉的，這個X代表交叉的意思。
　　下圖示意了hub或switch內部的結構，transmit代表發送數據線，receive代表接收數據線，兩者在內部交叉著。

（2）MII接口
MII是英文Medium Independent Interface的縮寫，翻譯成中文是“介質獨立接口”，該接口一般應用于MAC層和PHY層之間的以太網數據傳輸，也可叫數據接口。



TXD(Transmit Data)[3:0]：數據發送信號，共4根信號線；
RXD(Receive Data)[3:0]：數據接收信號，共4根信號線；
TX_ER(Transmit Error)：  發送數據錯誤提示信號，同步于TX_CLK，高電平有效，表示TX_ER有效期內傳輸的數據無效。對于10Mbps速率下，TX_ER不起作用；
RX_ER(Receive Error)：  接收數據錯誤提示信號，同步于RX_CLK，高電平有效，表示RX_ER有效期內傳輸的數據無效。對于10Mbps速率下，RX_ER不起作用；
TX_EN(Transmit Enable)： 發送使能信號，只有在TX_EN有效期內傳的數據才有效；
RX_DV(Reveive Data Valid)： 接收數據有效信號，作用類型于發送通道的TX_EN；
TX_CLK：發送參考時鐘，100Mbps速率下，時鐘頻率為25MHz，10Mbps速率下，時鐘頻率為2.5MHz。注意，TX_CLK時鐘的方向是從PHY側指向MAC側的，因此此時鐘是由PHY提供的。
RX_CLK：接收數據參考時鐘，100Mbps速率下，時鐘頻率為25MHz，10Mbps速率下，時鐘頻率為2.5MHz。RX_CLK也是由PHY側提供的。
CRS：Carrier Sense，載波偵測信號，不需要同步于參考時鐘，只要有數據傳輸，CRS就有效，另外，CRS只有PHY在半雙工模式下有效；
COL：Collision Detectd，沖突檢測信號，不需要同步于參考時鐘，只有PHY在半雙工模式下有效。
MII接口一共有16根線。

（2）RMII接口

RMII即Reduced MII，是MII的簡化板，連線數量由MII的16根減少為8根。

TXD[1:0]：數據發送信號線，數據位寬為2，是MII接口的一半；

RXD[1:0]：數據接收信號線，數據位寬為2，是MII接口的一半；

TX_EN(Transmit Enable)：數據發送使能信號，與MII接口中的該信號線功能一樣；

RX_ER(Receive Error)：數據接收錯誤提示信號，與MII接口中的該信號線功能一樣；

CLK_REF：是由外部時鐘源提供的50MHz參考時鐘，與MII接口不同，MII接口中的接收時鐘和發送時鐘是分開的，而且都是由PHY芯片提供給MAC芯片的。這里需要注意的是，由于數據接收時鐘是由外部晶振提供而不是由載波信號提取的，所以在PHY層芯片內的數據接收部分需要設計一個FIFO，用來協調兩個不同的時鐘,在發送接收的數據時提供緩沖。PHY層芯片的發送部分則不需要FIFO，它直接將接收到的數據發送到MAC就可以了。

CRS_DV：此信號是由MII接口中的RX_DV和CRS兩個信號合并而成。當介質不空閑時，CRS_DV和RE_CLK相異步的方式給出。當CRS比RX_DV早結束時(即載波消失而隊列中還有數據要傳輸時)，就會出現CRS_DV在半位元組的邊界以25MHz/2.5MHz的頻率在0、1之間的來回切換。因此，MAC能夠從 CRS_DV中精確的恢復出RX_DV和CRS。

在100Mbps速率時，TX/RX每個時鐘周期采樣一個數據；在10Mbps速率時，TX/RX每隔10個周期采樣一個數據，因而TX/RX數據需要在數據線上保留10個周期，相當于一個數據發送10次。

當PHY層芯片收到有效的載波信號后，CRS_DV信號變為有效，此時如果FIFO中還沒有數據，則它會發送出全0的數據給MAC，然后當FIFO中填入有效的數據幀，數據幀的開頭是“101010---”交叉的前導碼，當數據中出現“01”的比特時，代表正式數據傳輸開始，MAC芯片檢測到這一變化，從而開始接收數據。

當外部載波信號消失后，CRS_DV會變為無效，但如果FIFO中還有數據要發送時，CRS_DV在下一周期又會變為有效，然后再無效再有效，直到FIFO中數據發送完為止。在接收過程中如果出現無效的載波信號或者無效的數據編碼，則RX_ER會變為有效，表示物理層芯片接收出錯。

（3）GMII接口



與MII接口相比，GMII的數據寬度由4位變為8位，GMII接口中的控制信號如TX_ER、TX_EN、RX_ER、RX_DV、CRS和COL的作用同MII接口中的一樣，發送參考時鐘GTX_CLK和接收參考時鐘RX_CLK的頻率均為125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。
在這里有一點需要特別說明下，那就是發送參考時鐘GTX_CLK，它和MII接口中的TX_CLK是不同的，MII接口中的TX_CLK是由PHY芯片提供給MAC芯片的，而GMII接口中的GTX_CLK是由MAC芯片提供給PHY芯片的。兩者方向不一樣。
在實際應用中，絕大多數GMII接口都是兼容MII接口的，所以，一般的GMII接口都有兩個發送參考時鐘：TX_CLK和GTX_CLK(兩者的方向是不一樣的，前面已經說過了)，在用作MII模式時，使用TX_CLK和8根數據線中的4根。


（4）RGMII接口



RGMII即Reduced GMII，是GMII的簡化版本，將接口信號線數量從24根減少到14根(COL/CRS端口狀態指示信號，這里沒有畫出)，時鐘頻率仍舊為125MHz，TX/RX數據寬度從8為變為4位，為了保持1000Mbps的傳輸速率不變，RGMII接口在時鐘的上升沿和下降沿都采樣數據。在參考時鐘的上升沿發送GMII接口中的TXD[3:0]/RXD[3:0]，在參考時鐘的下降沿發送GMII接口中的TXD[7:4]/RXD[7:4]。RGMI同時也兼容100Mbps和10Mbps兩種速率，此時參考時鐘速率分別為25MHz和2.5MHz。
TX_EN信號線上傳送TX_EN和TX_ER兩種信息，在TX_CLK的上升沿發送TX_EN，下降沿發送TX_ER；同樣的，RX_DV信號線上也傳送RX_DV和RX_ER兩種信息，在RX_CLK的上升沿發送RX_DV，下降沿發送RX_ER。

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