RGMII接口詳解

在以太網傳輸中，MAC層控制鏈路層發送和接收幀的數量，而物理層則負責將一個幀轉換為適合於在物理介質上傳輸的表示。

一、RGMII與GMII的區別

RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）是Gigabit Media Independent Interface（GMII）的一個縮減版，包含MII（Media Independent Interface）的減少版。相比於GMII，RGMII使用比GMII更少的引腳（12根CAT5電纜中僅需要4根），從而為Gigabit Ethernet的應用節省了板級布線的成本。RGMII可以替代GMII，以使交換機和路由器在物理層接口上實現更高的集成度，以便在交換機和路由器上節省價格和面積。

二、RGMII與GMII和MII的區別

MII，即媒體獨立接口（Media Independent Interface），是一個用於物理層（PHY）和MAC層之間的標準接口。它有四條同步時鐘信號，兩條數據交換信號（TXD和RXD）和四條控制信號（RXERR、COL、CRS和RXDV）。

GMII（Gigabit Media Independent Interface）是MII的一種擴展，為在千兆速率下的以太網提供了額外的信號

RGMII是GMII的一種縮減版，以適配電信號傳輸在板上的接口中。RGMI採用四條同步時鐘信號，與MII類似，但是使用RMII只需要兩根差分引腳，而不需要兩根雙向控制引腳。RGMII是一種在Gigabit Ethernet中用於連接MAC到PHY的標準接口，具有與GMII接口類似的功能和時序。由於RGMI所需的引腳數量較少，因此對收發器芯片的成本和設計難度都有所降低。

三、RGMII的時鐘和數據信號時序

RGMII始終使用MII信號的雙倍速時鐘，即50MHz。RGMII使用八個接口信號：tx_clk、txd[3:0]、tx_ctl、rx_clk、rxd[3:0]，以及rx_ctl。各個信號的含義如下：

• tx_clk：傳輸GPIO時鐘，由MAC提供。
• txd[3:0]：四條傳輸數據線，從MAC到PHY。
• tx_ctl：傳輸控制線，從MAC到PHY。
• rx_clk：接收GPIO時鐘，由PHY提供。
• rxd[3:0]：四條接收數據線，從PHY到MAC。
• rx_ctl：接收控制線，由PHY提供。

   ┌──────────────────────┐
   │                      │
   │               A      │ Phy
   │                      │
   │       ▲              │
   │  tx_clk│───>|───▲───│ 
   │       ▼        │  │  
   │      txd[3:0]    │  │  
   │      tx_ctl            │  
   │                      │ MAC
   │       ▲       │  │  
   │  rx_clk│───|<───▼───│ 
   │       ▼              │  
   │      rxd[3:0]    │ 
   │      rx_ctl            │
   └──────────────────────┘

四、RGMII的使用實例

下面的示例代碼將RGMII接口與PHY和MAC連接在一起以支持以太網通信。

   /* Set up GPIO clocks */
   volatile unsigned int * CM_WKUP_GPIO1_CLKCTRL = (unsigned int *)0x44E004C4;
   *CM_WKUP_GPIO1_CLKCTRL = 0x02;
   while((*CM_WKUP_GPIO1_CLKCTRL & 0x03) != 0x02);

   /* Set up GPIO pins for RGMII */
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_MDI = (unsigned int *)0x44E107C4;
   *CONTROL_PADCONF_MDI = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_TX_EN
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_MDIO = (unsigned int *)0x44E107C8;
   *CONTROL_PADCONF_MDIO = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_TXD0
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_RGMII_RX_BYPASS = (unsigned int *)0x44E107CC;
   *CONTROL_PADCONF_RGMII_RX_BYPASS = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_TXD1
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_RGMII_RX_CTL = (unsigned int *)0x44E107D0;
   *CONTROL_PADCONF_RGMII_RX_CTL = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_RXD0
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD0 = (unsigned int *)0x44E107D4;
   *CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD0 = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_RXD1
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD1 = (unsigned int *)0x44E107D8;
   *CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD1 = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_RXD2
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD2 = (unsigned int *)0x44E107DC;
   *CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD2 = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_RXD3
   volatile unsigned int * CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD3 = (unsigned int *)0x44E107E0;
   *CONTROL_PADCONF_RGMII_RXD3 = (0x08 << 16) | 0x100; // RGMII1_RX_CLK

   /* Set up EGMII registers */
   volatile unsigned int * GMAC_CTRL = (unsigned int *)0x4A100050;
   *GMAC_CTRL &= ~(1 << 11); // Disable RX and TX
   volatile unsigned int * GMAC_STATUS = (unsigned int *)0x4A100054;
   volatile unsigned int * GMAC_SYM_CTRL = (unsigned int *)0x4A10001C;
   // Set up the GMAC and RGMII to match the board's configuration
   *GMAC_SYM_CTRL = (0x2 << 2) | 0x07;
   // Enable GMAC
   *GMAC_CTRL |= (1 << 11);