MII，RMII，GMII接口詳細解釋

　　概述：

　　MII （Media Independent Interface（介質無關接口）或稱為媒體獨立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網行業(yè)標準。它包括一個數(shù)據(jù)接口和一個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立信道，每條信道都有自己的數(shù)據(jù)、時鐘和控制信號。MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個信號。

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

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

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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與相同網絡控制器（MAC）相連接的通用總線。網絡控制器可以用同樣的硬件接口與任何PHY進行連接。

　　MII相關接口介紹：

　　以太網媒體接口有：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，因為這些媒體處理的相關工作都有PHY或者叫做MAC的芯片完成。

　　MII支持10兆和100兆的操作，一個接口由14根線組成，它的支持還是比較靈活的，但是有一個缺點是因為它一個端口用的信號線太多，如果一個8端口的交換機要用到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，一般按照這個接口做交換機，是不太現(xiàn)實的，所以現(xiàn)代的交換機的制作都會用到其它的一些從MII簡化出來的標準，比如RMII、SMII、GMII等。

　　RMII是簡化的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線，所以它一般要求是50兆的總線時鐘。RMII一般用在多端口的交換機，它不是每個端口安排收、發(fā)兩個時鐘，而是所有的數(shù)據(jù)端口公用一個時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的一個端口要求7個數(shù)據(jù)線，比MII少了一倍，所以交換機能夠接入多一倍數(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更少的信號線數(shù)目，S表示串行的意思。因為它只用一根信號線傳送發(fā)送數(shù)據(jù)，一根信號線傳輸接受數(shù)據(jù)，所以在時鐘上為了滿足100的需求，它的時鐘頻率很高，達到了125兆，為什么用125兆，是因為數(shù)據(jù)線里面會傳送一些控制信息。SMII一個端口僅用4根信號線完成100信號的傳輸，比起RMII差不多又少了一倍的信號線。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)都公用同一個外部的125M時鐘。

　　GMII是千兆網的MII接口，這個也有相應的RGMII接口，表示簡化了的GMII接口。

　　MII工作原理：

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

　　MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個信號，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，時鐘速率25MHz。其工作速率可達100Mb/S。

　　MII管理接口是個雙信號接口，一個是時鐘信號，另一個是數(shù)據(jù)信號。

　　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。

　　當然也可以通過SMI設置PHY的寄存器達到控制的目的，例如流控的打開關閉，自協(xié)商模式還是強制模式等。

　　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)調工作。當然為了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驅動需要做相應的修改。

　　PHY是物理接口收發(fā)器，它實現(xiàn)物理層。包括MII/GMII（介質獨立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質附加）子層、PMD（物理介質相關）子層、MDI子層。100BaseTX采用4B/5B編碼。

　　PHY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，收到MAC過來的數(shù)據(jù)（對PHY來說，沒有幀的概念，對它來說，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的檢錯碼，然后把并行數(shù)據(jù)轉化為串行流數(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://m.sdkjxy.cn/analog/" target="_blank">模擬信號把數(shù)據(jù)送出去。收數(shù)據(jù)時的流程反之。

　　PHY還有個重要的功能就是實現(xiàn)CSMA/CD的部分功能。

　　它可以檢測到網絡上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測到網絡空閑，再等待一個隨機時間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩個碰巧同時送出了數(shù)據(jù)，那樣必將造成沖突，這時候，沖突檢測機構可以檢測到沖突，然后各等待一個隨機的時間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。這個隨機時間很有講究的，并不是一個常數(shù)，在不同的時刻計算出來的隨機時間都是不同的，而且有多重算法來應付出現(xiàn)概率很低的同兩臺主機之間的第二次沖突。

　　通信速率通過雙方協(xié)商，協(xié)商的結果是兩個設備中能同時支持的最大速度和最好的雙工模式，這個技術被稱為Auto Negotiation或者NWAY。

　　隔離變壓器把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號，并且通過電磁場的轉換耦合到連接網線的另外一端。

　　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，它可以實現(xiàn)RJ-45接口的1、2上的傳送信號線和3、6上的接收信號線的功能自動互相交換。

　　GMII接口簡介：

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

　　GMII接口數(shù)據(jù)結構符合IEEE以太網標準。該接口定義見IEEE 802.3-2000。

　　發(fā)送器：

　　◇ GTXCLK——吉比特TX.。信號的時鐘信號（125MHz）

　　◇ TXCLK——10/100M信號時鐘

　　◇ TXD［7..0］——被發(fā)送數(shù)據(jù)

　　◇ TXEN——發(fā)送器使能信號

　　◇ TXER——發(fā)送器錯誤（用于破壞一個數(shù)據(jù)包）

　　注：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信號，TXD、TXEN、TXER信號與此時鐘信號同步。否則，在10/100M速率下，PHY提供 TXCLK時鐘信號，其它信號與此信號同步。其工作頻率為25MHz（100M網絡）或2.5MHz（10M網絡）。

　　接收器：

　　◇ RXCLK——接收時鐘信號（從收到的數(shù)據(jù)中提取，因此與GTXCLK無關聯(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)出錯指示

　　◇ COL——沖突檢測（僅用于半雙工狀態(tài)）

　　管理配置

　　◇ MDC——配置接口時鐘

　　◇ MDIO——配置接口I/O

　　管理配置接口控制PHY的特性。該接口有32個寄存器地址，每個地址16位。其中前16個已經在“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簡介：

　　RMII： Reduced Media Independant Interface 即簡化媒體獨立接口；是標準的以太網接口之一，比MII有更少的I/O傳輸。

　　關于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，對于10M線速，MII的速率是2.5M，RMII則是5M；對于100M線速，MII的速率是25M，RMII則是50M。

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

　　以太網幀的格式為：前導符+開始位+目的Mac地址+源Mac地址+類型/長度+數(shù)據(jù)+Padding（Optional）+32bitCRC

　　如果有Vlan，則要在類型/長度后面加上2個字節(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！