XAUI接口

一、TBI 接口

  TBI即Ten Bit Interface的意思，接口数据位宽由GMII接口的8位增加到10位，其实，TBI接口跟GMII接口的差别不是很大，多出来的2位数据主要是因为在TBI接口下，MAC芯片在将数据发给PHY芯片之前进行了8B/10B变换(8B/10B变换本是在PHY芯片中完成的，前面已经说过了)。
  大多数芯片的TBI接口和GMII接口兼容。在用作TBI接口时，CRS和COL一般不用。
  主要包括四个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口，二是从MAC层到物理层的接收数据接口，三是物理层与MAC层之间状态指示接口，四是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

1.1接口图片解析

1.2引脚定义解析

  TXER(Transmit Error)： 发送数据错误提示信号，同步于TXC/GTXC，高电平有效，表示TXER有效期内传输的数据无效。对于10Mbps速率下，TXER不起作用。
  TXEN(Transmit Enable)： 发送使能信号，只有在TXEN有效期内传的数据才有效。
  GTXC：GMII模式发送参考时钟，GMII接口发送时钟，125MHz，同步发送数据与控制信号，MII不使用。注意，GTXC时钟的方向是从MAC侧指向PHY侧的，此时钟是由MAC提供的。
  TXD(Transmit Data)[9:0]：数据发送信号，共10根信号线。
  RXER(Receive Error)： 接收数据错误提示信号，同步于RXC，高电平有效，表示RXER有效期内传输的数据无效。对于10Mbps速率下，RXER不起作用。
  RXDV(Reveive Data Valid)： 接收数据有效信号，作用类型于发送通道的TXEN。
  RXD(Receive Data)[9:0]：数据接收信号，共10根信号线。
  RXC+/-：是从接收数据中恢复出来的半频时钟，频率为62.5MHz，RXC+/-不是差分信号，而是两个独立的信号，两者之间有180度的相位差，在这两个时钟的上升沿都采样数据。RXC+/-也叫伪差分信号。除掉上面说到的之外，剩下的信号都跟GMII接口中的相同。
  CRS：Carrier Sense，载波侦测信号，不需要同步于参考时钟，只要有数据传输，CRS就有效，另外，CRS只有PHY在半双工模式下有效。
  COL：Collision Detectd，冲突检测，不需要同步于参考时钟，只有PHY在半双工模式下有效。
  MDC：该时钟由MAC层芯片输出，并用于通过MDIO引脚从PHY中同步输入和输出数据。
  MDIO：这是一个可以向PHY设备输入输出串行数据的双向信号,需要在MII之上给出了一个管理实体，一般在MAC芯片中实现，由管理实体给出的控制和配置数据和MDC同步地在MDIO线上给出，并且被PHY同步采样。由PHY给出状态信息，作为对管理实体读取管理寄存器请求的响应，和MDC同步地在MDIO线上给出，并且被管理实体同步采样。

1.3连接方式

  MAC-to-PHY的TBI连接
  MAC-to-PHY的TBI连接比较简单，直接将相应信号连接起来即可,如下图所示。

二、RTBI 接口

  RTBI即Reduced TBI，简化版TBI，接口数据位宽为5bit，时钟频率为125MHz，在时钟的上升沿和下降沿都采样数据，同RGMII接口一样。主要包括三个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口，二是从MAC层到物理层的接收数据接口，三是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

2.1接口图片解析

2.2引脚定义解析

  TXEN(Transmit Enable)： 发送使能信号，只有在TXEN有效期内传的数据才有效，TXEN线上会传送TXEN和TXER两种信息，在时钟的上升沿传TXEN，下降沿传TXER。
  GTXC：发送参考时钟，125MHz，同步发送数据与控制信号。注意，GTXC时钟的方向是从MAC侧指向PHY侧的，此时钟是由MAC提供的。
  TXD(Transmit Data)[4:0]：数据发送信号，共5根信号线。
  RXDV(Reveive Data Valid)： 接收数据有效信号，作用类型于发送通道的TXEN，RXDV线上传送RX_DV和RX_ER两种信息，在RX_CLK上升沿传RXDV，下降沿传RXER。
  RXD(Receive Data)[4:0]：数据接收信号，共5根信号线。
  RXC：接收数据参考时钟，时钟频率为125MHz、25MHz、2.5MHz。RXC也是由PHY侧提供的。
  MDC：该时钟由MAC层芯片输出，并用于通过MDIO引脚从PHY中同步输入和输出数据。
  MDIO：这是一个可以向PHY设备输入输出串行数据的双向信号,需要在MII之上给出了一个管理实体，一般在MAC芯片中实现，由管理实体给出的控制和配置数据和MDC同步地在MDIO线上给出，并且被PHY同步采样。由PHY给出状态信息，作为对管理实体读取管理寄存器请求的响应，和MDC同步地在MDIO线上给出，并且被管理实体同步采样。

2.3连接方式

  MAC-to-PHY的RTBI连接
  MAC-to-PHY的RTBI连接比较简单，直接将相应信号连接起来即可,如下图所示。

三、XGMII 接口

  XGMII接口共74根连线，单端信号，采用HSTL/SSTL_2逻辑，端口电压1.5V/2.5V，由于SSTL_2的端口电压高，功耗大，现在已很少使用。HSTL即High Speed Transceiver Logic，高速发送逻辑的意思。SSTL，即Stub Series Terminated Logic，短路终止逻辑，主要用于高速内存接口，SSTL目前存在两种标准，SSTL_3是3.3V标准；SSTL_2是2.5V标准。
  主要包括三个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口，二是从MAC层到物理层的接收数据接口，三是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

3.1接口图片解析

在这里插入图片描述

3.2引脚定义解析

  TXD[31:0]：数据发送通道，32位并行数据。
  RXD[31:0]：数据接收通道，32位并行数据。
  TXC[3:0]：发送通道控制信号，TXC=0时，表示TXD上传输的是数据；TXC=1时，表示TXD上传输的是控制字符。TXC[3:0]分别对应  TXD[31:24], TXD[23:16], TXD[15:8], TXD[7:0]。
  RXC[3:0]：接收通道控制信号，RXC=0时，表示RXD上传输的是数据；RXC=1时，表示RXD上传输的是控制字符。RXC[3:0]分别对应RXD[31:24], RXD[23:16], RXD[15:8], RXD[7:0]。
  TXC：TXD和TXC的参考时钟，时钟频率156.25MHz，在时钟信号的上升沿和下降沿都采样数据。156.25MHz * 2 * 32 = 10Gbps 。
  RX_CLK：RXD和RXC的参考时钟，时钟频率156.25MHz，在时钟信号的上升沿和下降沿都采样数据。
  MDC：该时钟由MAC层芯片输出，并用于通过MDIO引脚从PHY中同步输入和输出数据。
  MDIO：这是一个可以向PHY设备输入输出串行数据的双向信号,需要在MII之上给出了一个管理实体，一般在MAC芯片中实现，由管理实体给出的控制和配置数据和MDC同步地在MDIO线上给出，并且被PHY同步采样。由PHY给出状态信息，作为对管理实体读取管理寄存器请求的响应，和MDC同步地在MDIO线上给出，并且被管理实体同步采样。

3.3连接方式

  MAC-to-PHY的XGMII连接
  MAC-to-PHY的XGMII连接比较简单，直接将相应信号连接起来即可,如下图所示。

四、XAUI 接口

  由于受电气特性的影响，XGMII接口的PCB走线最大传输距离仅有7cm，并且XGMII接口的连线数量太多，给实际应用带来不便，因此，在实际应用中，XGMII接口通常被XAUI接口代替，XAUI即10 Gigabit attachment unit interface，10G附属单元接口，XAUI在XGMII的基础上实现了XGMII接口的物理距离扩展，将PCB走线的传输距离增加到50cm，使背板走线成为可能。
  源端XGMII把收发32位宽度数据流分为4个独立的lane通道，每个lane通道对应一个字节，经XGXS(XGMII Extender Sublayer)完成8B/10B编码后，将4个lane分别对应XAUI的4个独立通道，XAUI端口速率为：2.5Gbps * 1.25 * 4＝12.5Gbps。
  在发送端的XGXS模块中，将TXD[31:0]/ RXD[31:0],TXC[3:0]/ RXC[3:0], TXC/ RXC转换成串行数据从TX Lane[3:0]/ RX Lane[3:0]中发出去，在接收端的XGXS模块中，串行数据被转换成并行，并且进行时钟恢复和补偿，完成时钟去抖，经过5B/4B解码后，重新聚合成XGMII。
  XAUI接口采用差分线，收发各四对，CML逻辑，AC耦合方式，耦合电容在10nF~100nF之间。
  XAUI接口可以直接接光模块，如XENPAK/X2等。也可以转换成一路10G信号XFI，接XFP/SFP+等。