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以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 獲取

前面的文章“硬件電路設(shè)計(jì)-百兆網(wǎng)篇”的設(shè)計(jì)詳解里，我一上來(lái)就直接說(shuō)MII/RMII信號(hào)線(xiàn)的接法，但是沒(méi)有細(xì)節(jié)去解釋什么是MII，什么是RMII。相信很多讀者看完MII/RMII接口設(shè)計(jì)小節(jié)后，可能知道怎么搞定電路設(shè)計(jì)了，但什么是MII和RMII估計(jì)還是一臉懵，所以今天我先把這倆東西給大家解釋清楚先。

在解釋什么是MII和RMII前，我想先給大家說(shuō)下什么是MAC接口，可能有的人對(duì)MAC接口也是一臉懵。MAC是media access control的縮寫(xiě)，是以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)里定義的一個(gè)Control，通常集成在芯片里，掛載在CPU的數(shù)據(jù)總線(xiàn)上，它主要的功能是打包CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)給PHY，或者解包從PHY收到的數(shù)據(jù)給CPU，MAC對(duì)外通信的接口叫做MAC接口。對(duì)于MAC的內(nèi)部工作原理，我貼個(gè)從IEEE Standard for Ethernet摘圖給大家看看，如下，大家大概知道怎么回事就行，不是搞芯片IP設(shè)計(jì)的，不必要去深究，不過(guò)如果感興趣的話(huà)可以從本公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)“以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)”獲取標(biāo)準(zhǔn)文檔去研究，從標(biāo)準(zhǔn)的第114頁(yè)往后看。

圖1. MAC內(nèi)部工作原理

OK，現(xiàn)在知道什么是MAC了，我們來(lái)看MII和RMII。先看MII的概念，MII是Media Independent Interface 的縮寫(xiě)。通常翻譯為媒體獨(dú)立接口或介質(zhì)無(wú)關(guān)接口。怎么理解呢？我們看下從標(biāo)準(zhǔn)里摘的一張圖如下，看圖中紅圈圈出的兩個(gè)地方，可以看到它就是一個(gè)交互接口。在10Mb/s時(shí)叫MII，速率≥100Mb/s時(shí)叫xMII，這個(gè)x表示自定義加的前綴。比如速率是Gb/s時(shí)叫GMII，速率是10Gb/s時(shí)叫XGMII，速率100Mb/s時(shí)還叫MII。我這樣描述，感覺(jué)應(yīng)該就好理解了，它真的就是一個(gè)介質(zhì)無(wú)關(guān)的接口，目的就是用來(lái)交互傳輸數(shù)據(jù)，不管你接口速率是多少，如果速率不同，自己感覺(jué)不好區(qū)分的話(huà)就自己加前綴區(qū)分。

圖2.?MII是一個(gè)介質(zhì)無(wú)關(guān)的交互接口圖示

理清MII的概念后，我們上面講了以太網(wǎng)的速率在100Mb/s時(shí)，MAC和PHY的交互接口就直接叫MII。對(duì)于MAC發(fā)送數(shù)據(jù)的MII，主要由TX_CLK、TXD[3:0]、TX_EN這幾個(gè)信號(hào)線(xiàn)組成，它發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的波形如下。數(shù)據(jù)信號(hào)TXD[3:0]、TX_EN在時(shí)鐘下降沿變化，在時(shí)鐘的上升沿時(shí)被PHY芯片有效讀取。

圖3. MII發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在時(shí)鐘下降沿變化，上升沿被PHY有效讀取

MAC接收數(shù)據(jù)的MII也跟發(fā)送的一樣，只不過(guò)方向反了過(guò)來(lái)。MAC接收數(shù)據(jù)的MII主要由RX_CLK、RXD[3:0]、RX_DV、RX_ER這幾個(gè)信號(hào)構(gòu)成。數(shù)據(jù)是由PHY發(fā)送出來(lái)，RX_CLK下降沿時(shí)信號(hào)RX_CLK、RXD[3:0]、RX_DV、RX_ER變化，RX_CLK上升沿時(shí)MAC有效接收到數(shù)據(jù)。

圖4. MII接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在時(shí)鐘下降沿變化，上升沿被MAC有效讀取

現(xiàn)在我們知道MII是在以太網(wǎng)速率為100Mb/s時(shí)的一種叫法，也知道它發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)的波形，那RMII又是什么東西？我們先來(lái)看看RMII發(fā)送數(shù)據(jù)的波形如下?？梢钥吹組AC發(fā)送的數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在時(shí)鐘的高低電平中心變化，在時(shí)鐘上升、下降沿被PHY有效讀取。而且數(shù)據(jù)線(xiàn)跟MII相比，還少了一半，變成了TXD[1:0]。

圖5. RMII發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在時(shí)鐘高低電平的中心變化，在時(shí)鐘上升、下降沿被PHY有效讀取

再來(lái)看RMII接收數(shù)據(jù)時(shí)的波形圖如下，可以看到，跟RMII發(fā)送數(shù)據(jù)一樣，RMII接收數(shù)據(jù)時(shí)，PHY發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)和控制信號(hào)也是在時(shí)鐘的高低電平中心變化，在時(shí)鐘的上升、下降沿被MAC有效讀取。同樣數(shù)據(jù)線(xiàn)跟MII相比，也少了一半，變成了RXD[1:0]。

圖6. RMII接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在時(shí)鐘高低電平的中心變化，在時(shí)鐘上升、下降沿被MAC有效讀取

所以了解完了RMII的數(shù)據(jù)收發(fā)波形，我們得到的總結(jié)就是，跟MII相比，RMII的數(shù)據(jù)線(xiàn)少了一半，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在時(shí)鐘的高低電平中心變化，在時(shí)鐘的上升、下降沿被有效讀取。然后現(xiàn)在我們來(lái)看RMII的全稱(chēng)，RMII的全稱(chēng)是Reduced Media Independent Interface。Reduced......，是不是很有意思，通過(guò)把數(shù)據(jù)和控制信號(hào)壓縮在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)傳2次，數(shù)據(jù)線(xiàn)減一半，然后把Reduced的R加在MII前面，最后叫RMII。真佩服這群人，真會(huì)玩，真的把xMII用得淋漓盡致，不過(guò)確實(shí)也說(shuō)明了MII真的是介質(zhì)無(wú)關(guān)，只代表數(shù)據(jù)交互。

現(xiàn)在我們把MII和RMII都理清楚了，我們最后來(lái)總結(jié)下MII和RMII的一些優(yōu)缺點(diǎn)，如下。

a. MII數(shù)據(jù)一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)傳輸一次數(shù)據(jù)，對(duì)于Layout來(lái)說(shuō)時(shí)間裕量更好，RMII因?yàn)橐粋€(gè)時(shí)鐘傳2次數(shù)據(jù)，相當(dāng)于時(shí)鐘翻倍，對(duì)于Layout來(lái)說(shuō)時(shí)間裕量變少，Layout時(shí)等長(zhǎng)要求度更高。

b. RMII相對(duì)MII數(shù)據(jù)線(xiàn)少了一半，對(duì)于PCB走線(xiàn)空間要求低，MII則相反。

對(duì)于百兆網(wǎng)設(shè)計(jì)中該用MII還是RMII接口，還是跟前面文章描述一樣，MAC支持RMII就優(yōu)先選RMII，不支持就只能選MII。