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标准:ethernet:start

Ethernet

Ethernet的标准802.3由IEEE组织制定,网站:IEEE SA,文档无法免费下载,但有部分常用的可以免费下载,参见链接IEEE GET Program

Ethernet的发展历史如下图1)

常用标准

在线阅读和下载链接:802.3-2022

双绞线的常用标准列表如下:

Speed Common Name Informal name IEEE Name 802.3 MDI Cable
10 Mbps Ethernet 10BASE-T 802.3 第14卷 2 pairs CAT.5E UTP 100m
100 Mbps Fast Ethernet 100BASE-T 802.3u 第21卷 2 pairs CAT.5E UTP 100m
1000 Mbps Gigabit Ethernet 1000BASE-T 802.3ab 第40卷 4 pairs CAT.5E UTP 100m
2500 Mbps 2.5 Gigabit Ethernet 2.5GBASE-T 802.3bz 第126卷 4 pairs CAT.5E UTP 100m
10 Gbps 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-T 802.3an 第55卷 4 pairs CAT.6A UTP 100m
参考文献:
1、 NetworkLessons.com: Introduction to Ethernet
2、 10/100/1000Mps以太网物理层信号编码分析

系统架构

以太网系统框图如下2)

802.3标准和OSI的对照如下图:

特性

Auto-Negotiation

MII(MEDIA INDEPENDENT INTERFACE)

MII为Ethernet MAC和PHY之间的通讯接口,分类如下表:

Interface Pins Speed support (Mbps) CLK (MHz)
10Mbps 100Mbps 1000Mbps 2500Mbps
MII 16 10,100 2.5 25 -
Reduced MII (RMII) 8 10,100 50 -
Gigabit MII (GMII) 25 10,100,1000 2.5 25 125 -
Reduced Gigabit MII
(RGMII)
12 10,100,1000 2.5 25 125 -
Serial Gigabit MII
(SGMII)
6 10,100,1000 625
High Serial Gigabit MII
(HiSGMII)
6 2500 - 1562.5

对于10Gbps以上的接口,请参考如下文档3)

SMI(MDC/MDIO)

SMI串行管理接口(Serial Management Interface),通常直接被称为MDIO接口(Management Data Input/Output Interface)。

其主要被应用于以太网的MAC和PHY层之间,用于MAC层器件通过读写寄存器来实现对PHY层器件的操作与管理。

详见SMI(MDC/MDIO)

测试

PCB设计

MDI以太网差分对

简要要求如下,具体参考文档 MICROCHIP AN2054 千兆以太网设计指南

  1. 总长度:以太网芯片至RJ45座子小于4000mil
  2. 每个TRxP/TRxN信号组均为差分对。
  3. 差分阻抗:100Ω
  4. 等长:差分对内50mil,对间600mil,不同Port之间无要求。
  5. 间距:差分对之间至少两倍线宽,推荐3倍线宽。

MII(MII、RMII、GMII、RGMII)布线

简要要求如下,具体参考文档 TI_以太网PHY PCB设计布局检查清单

  1. 总长度:小于6000mil
  2. 等长:Rx和tx两组组内需等长,组间无要求。1G 等长20mil,10M或100M 则50mil。
  3. 阻抗:单50Ω
  4. 间距:CLK和其他组内信号线至少2倍线宽、推荐3倍线宽,其他组内线之间至少1.5倍线宽、推荐两倍线宽。

以太网接口地平面设计

三种方案4)5)描述如下。

第一种方案:整个第二层运行系统接地层。系统接地将在磁性元件下方延伸并延伸至 R J45 连接器。屏蔽连接器将紧靠机箱和外壳,因此其内部屏蔽将参考回 系统接地。

第二种方案: 系统接地层中放置一个接地切口,该接地层一直延伸到电路板边缘,然后在 R J45 连接器下方放置一个机箱层。Bob Smith 终端网络然后被放置在一边并连接回系统平面。可以使用 0 欧姆电阻或内部过孔将两个平面部分设置为相同的直流电势。然后可以将 R J45 连接器护罩直接参考回机箱接地层。

第三种方案:对于集成磁性元件,系统接地将延伸到连接器的边缘,因此选项 3 仅适用于具有离散磁性元件的布局。在这种情况下,分立磁输 入和连接器输入之间没有接地层;您有阻抗受控但没有接地层屏蔽的差分对。

总之,RJ45连接器布局的重点围绕着正确接地、低环路电感、足够的EMI屏蔽、ESD隔离和电路板中的返回路径规划。从环路电感和EMI屏蔽的角度来看,第一种和第二种方案是最好的,尽管它们需要仔细的布局规划。从ESD角度来看,第三种方案可以说是最好的,只要接地布置设计正确,尽管存在在系统中为共模噪声创建大环路电感路径的危险。从网口芯片厂家参考设计来看,第二种方案用得最多,第三种方案其次,第一种方案很少见到。

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标准/ethernet/start.txt · 最后更改: 2025/02/23 20:10 由 hwwiki