MII，RMII，GMII接口詳細(xì)解釋

　　概述：

　　MII （Media Independent Interface（介質(zhì)無關(guān)接口）或稱為媒體獨(dú)立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它包括一個(gè)數(shù)據(jù)接口和一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口。

　　數(shù)據(jù)接口包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨(dú)立信道，每條信道都有自己的數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和控制信號(hào)。MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個(gè)信號(hào)。

　　管理接口是個(gè)雙信號(hào)接口：一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號(hào)。通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。MII （Management Interface）只有兩條信號(hào)線。

　　MII標(biāo)準(zhǔn)接口用于連接Fast Ethernet MAC-Block與PHY。表明在不對(duì)MAC硬件重新設(shè)計(jì)或替換的情況下，任何類型的PHY設(shè)備都可以正常工作。在其他速率下工作的與MII等效的接口有：AUI（10M　以太網(wǎng)）、GMII（Gigabit　以太網(wǎng)）和XAUI（10-Gigabit　以太網(wǎng)）。

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　　MII總線

　　在IEEE802.3中規(guī)定的MII總線是一種用于將不同類型的PHY與相同網(wǎng)絡(luò)控制器（MAC）相連接的通用總線。網(wǎng)絡(luò)控制器可以用同樣的硬件接口與任何PHY進(jìn)行連接。

　　MII相關(guān)接口介紹：

　　以太網(wǎng)媒體接口有：MII RMII SMII GMII

　　所有的這些接口都從MII而來，MII是（Medium Independent Interface）的意思，是指不用考慮媒體是銅軸、光纖、電纜等，因?yàn)檫@些媒體處理的相關(guān)工作都有PHY或者叫做MAC的芯片完成。

　　MII支持10兆和100兆的操作，一個(gè)接口由14根線組成，它的支持還是比較靈活的，但是有一個(gè)缺點(diǎn)是因?yàn)樗粋€(gè)端口用的信號(hào)線太多，如果一個(gè)8端口的交換機(jī)要用到112根線，16端口就要用到224根線，到32端口的話就要用到448根線，一般按照這個(gè)接口做交換機(jī)，是不太現(xiàn)實(shí)的，所以現(xiàn)代的交換機(jī)的制作都會(huì)用到其它的一些從MII簡(jiǎn)化出來的標(biāo)準(zhǔn)，比如RMII、SMII、GMII等。

　　RMII是簡(jiǎn)化的MII接口，在數(shù)據(jù)的收發(fā)上它比MII接口少了一倍的信號(hào)線，所以它一般要求是50兆的總線時(shí)鐘。RMII一般用在多端口的交換機(jī)，它不是每個(gè)端口安排收、發(fā)兩個(gè)時(shí)鐘，而是所有的數(shù)據(jù)端口公用一個(gè)時(shí)鐘用于所有端口的收發(fā)，這里就節(jié)省了不少的端口數(shù)目。RMII的一個(gè)端口要求7個(gè)數(shù)據(jù)線，比MII少了一倍，所以交換機(jī)能夠接入多一倍數(shù)據(jù)的端口。和MII一樣，RMII支持10兆和100兆的總線接口速度。

　　SMII是由思科提出的一種媒體接口，它有比RMII更少的信號(hào)線數(shù)目，S表示串行的意思。因?yàn)樗挥靡桓盘?hào)線傳送發(fā)送數(shù)據(jù)，一根信號(hào)線傳輸接受數(shù)據(jù)，所以在時(shí)鐘上為了滿足100的需求，它的時(shí)鐘頻率很高，達(dá)到了125兆，為什么用125兆，是因?yàn)閿?shù)據(jù)線里面會(huì)傳送一些控制信息。SMII一個(gè)端口僅用4根信號(hào)線完成100信號(hào)的傳輸，比起RMII差不多又少了一倍的信號(hào)線。SMII在工業(yè)界的支持力度是很高的。同理，所有端口的數(shù)據(jù)收發(fā)都公用同一個(gè)外部的125M時(shí)鐘。

　　GMII是千兆網(wǎng)的MII接口，這個(gè)也有相應(yīng)的RGMII接口，表示簡(jiǎn)化了的GMII接口。

　　MII工作原理：

　　“媒體獨(dú)立”表明在不對(duì)MAC硬件重新設(shè)計(jì)或替換的情況下，任何類型的PHY設(shè)備都可以正常工作。包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨(dú)立信道。每條信道都有自己的數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和控制信號(hào)。

　　MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個(gè)信號(hào)，包括TX_ER，TXD，TX_EN，TX_CLK，COL，RXD，RX_EX，RX_CLK，CRS，RX_DV等。

　　MII以4位半字節(jié)方式傳送數(shù)據(jù)雙向傳輸，時(shí)鐘速率25MHz。其工作速率可達(dá)100Mb/S。

　　MII管理接口是個(gè)雙信號(hào)接口，一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號(hào)。

　　通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY，其管理是使用SMI（Serial Management Interface）總線通過讀寫PHY的寄存器來完成的。

　　PHY里面的部分寄存器是IEEE定義的，這樣PHY把自己的目前的狀態(tài)反映到寄存器里面，MAC通過SMI總線不斷的讀取PHY的狀態(tài)寄存器以得知目前PHY的狀態(tài)，例如連接速度，雙工的能力等。

　　當(dāng)然也可以通過SMI設(shè)置PHY的寄存器達(dá)到控制的目的，例如流控的打開關(guān)閉，自協(xié)商模式還是強(qiáng)制模式等。

　　不論是物理連接的MII總線和SMI總線還是PHY的狀態(tài)寄存器和控制寄存器都是有IEEE的規(guī)范的，因此不同公司的MAC和PHY一樣可以協(xié)調(diào)工作。當(dāng)然為了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驅(qū)動(dòng)需要做相應(yīng)的修改。

　　PHY是物理接口收發(fā)器，它實(shí)現(xiàn)物理層。包括MII/GMII（介質(zhì)獨(dú)立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質(zhì)附加）子層、PMD（物理介質(zhì)相關(guān)）子層、MDI子層。100BaseTX采用4B/5B編碼。

　　PHY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，收到MAC過來的數(shù)據(jù)（對(duì)PHY來說，沒有幀的概念，對(duì)它來說，都是數(shù)據(jù)而不管什么地址，數(shù)據(jù)還是CRC），每4bit就增加1bit的檢錯(cuò)碼，然后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，再按照物理層的編碼規(guī)則把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)?a href="http://hljzzgx.com/analog/" target="_blank">模擬信號(hào)把數(shù)據(jù)送出去。收數(shù)據(jù)時(shí)的流程反之。

　　PHY還有個(gè)重要的功能就是實(shí)現(xiàn)CSMA/CD的部分功能。

　　它可以檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)空閑，再等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩個(gè)碰巧同時(shí)送出了數(shù)據(jù)，那樣必將造成沖突，這時(shí)候，沖突檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢測(cè)到?jīng)_突，然后各等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。這個(gè)隨機(jī)時(shí)間很有講究的，并不是一個(gè)常數(shù)，在不同的時(shí)刻計(jì)算出來的隨機(jī)時(shí)間都是不同的，而且有多重算法來應(yīng)付出現(xiàn)概率很低的同兩臺(tái)主機(jī)之間的第二次沖突。

　　通信速率通過雙方協(xié)商，協(xié)商的結(jié)果是兩個(gè)設(shè)備中能同時(shí)支持的最大速度和最好的雙工模式，這個(gè)技術(shù)被稱為Auto Negotiation或者NWAY。

　　隔離變壓器把PHY送出來的差分信號(hào)用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號(hào)，并且通過電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。

　　RJ-45中1、2是傳送數(shù)據(jù)的，3、6是接收數(shù)據(jù)的。

　　新的PHY支持AUTO MDI-X功能，也需要隔離變壓器支持，它可以實(shí)現(xiàn)RJ-45接口的1、2上的傳送信號(hào)線和3、6上的接收信號(hào)線的功能自動(dòng)互相交換。

　　GMII接口簡(jiǎn)介：

　　GMII （Gigabit MII），GMII采用8位接口數(shù)據(jù)，工作時(shí)鐘125MHz，因此傳輸速率可達(dá)1000Mbps。同時(shí)兼容MII所規(guī)定的10/100 Mbps工作方式。

　　GMII接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合IEEE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。該接口定義見IEEE 802.3-2000。

　　發(fā)送器：

　　◇ GTXCLK——吉比特TX.。信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)（125MHz）

　　◇ TXCLK——10/100M信號(hào)時(shí)鐘

　　◇ TXD［7..0］——被發(fā)送數(shù)據(jù)

　　◇ TXEN——發(fā)送器使能信號(hào)

　　◇ TXER——發(fā)送器錯(cuò)誤（用于破壞一個(gè)數(shù)據(jù)包）

　　注：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信號(hào)，TXD、TXEN、TXER信號(hào)與此時(shí)鐘信號(hào)同步。否則，在10/100M速率下，PHY提供 TXCLK時(shí)鐘信號(hào)，其它信號(hào)與此信號(hào)同步。其工作頻率為25MHz（100M網(wǎng)絡(luò)）或2.5MHz（10M網(wǎng)絡(luò)）。

　　接收器：

　　◇ RXCLK——接收時(shí)鐘信號(hào)（從收到的數(shù)據(jù)中提取，因此與GTXCLK無關(guān)聯(lián)）

　　◇ RXD［7..0］——接收數(shù)據(jù)

　　◇ RXDV——接收數(shù)據(jù)有效指示

　　◇ RXER——接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)指示

　　◇ COL——沖突檢測(cè)（僅用于半雙工狀態(tài)）

　　管理配置

　　◇ MDC——配置接口時(shí)鐘

　　◇ MDIO——配置接口I/O

　　管理配置接口控制PHY的特性。該接口有32個(gè)寄存器地址，每個(gè)地址16位。其中前16個(gè)已經(jīng)在“IEEE 802.3，2000-22.2.4 Management Functions”中規(guī)定了用途，其余的則由各器件自己指定。

　　RMII簡(jiǎn)介：

　　RMII： Reduced Media Independant Interface 即簡(jiǎn)化媒體獨(dú)立接口；是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口之一，比MII有更少的I/O傳輸。

　　關(guān)于RMII口和MII口的問題

　　RMII口是用兩根線來傳輸數(shù)據(jù)的，

　　MII口是用4根線來傳輸數(shù)據(jù)的，

　　GMII是用8根線來傳輸數(shù)據(jù)的。

　　MII/RMII只是一種接口，對(duì)于10M線速，MII的速率是2.5M，RMII則是5M；對(duì)于100M線速，MII的速率是25M，RMII則是50M。

　　MII/RMII 用于傳輸以太網(wǎng)包，在MII/RMII接口是4/2bit的，在以太網(wǎng)的PHY里需要做串并轉(zhuǎn)換、編解碼等才能在雙絞線和光纖上進(jìn)行傳輸，其幀格式遵循IEEE 802.3（10M）/IEEE 802.3u（100M）/IEEE 802.1q（VLAN）。

　　以太網(wǎng)幀的格式為：前導(dǎo)符+開始位+目的Mac地址+源Mac地址+類型/長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)+Padding（Optional）+32bitCRC

　　如果有Vlan，則要在類型/長(zhǎng)度后面加上2個(gè)字節(jié)的Vlan Tag，其中12bit來表示Vlan Id，另外4bit表示數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)！