以太网收发器工作原理及其信号质量测试概要

以太网收发器工作原理详解
• 在OSI 的7 层基准模型中我们使用的PHY属于第一层--物理层( PHY) 。物理层协议可定义电气信号、线的状态、时钟要求、数据编码和数 据传输用的连接器。数据链路层可以通过定义好的接口而与物理层通 话。例如MAC可以利用介质无关性接口( MII)与PHY进行数据交换。 • • • • 的基本作用： 对端口LINK 状态的判断； 自动协商，当然MAC 可以修改PHY 的寄存器间接控制 完成MII（RMII）数据和串行数据流之间的转化：包括4B/5B 的 编码的转化（不包括10BASET）；串并转换；最后转换成低压信 号，根据端口不同的工作模式，转换方式也有所不同。例如在 100BASE-T 下是MLT-3；在10BASE-T 下是曼彻斯特编码 • (4) 在MII 的工作方式下，完成冲突检测。若是工作于RMII 模式下 则此项任务由MAC 完成。 PHY (1) (2) (3)
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来自百度文库 以太网收发器工作原理详解
• • • (4) MII (MEDIA INDEPENDENT INTERFACE):媒体无关接口,是PHY和控制期间 之间的数据通路. (5) MDI (MEDIUM DEPENDENT INTERFACE):介质相关接口,不同的PMD对应着不 同的MDI接口 (6) SMI (SERIAL MANAGEMENT INTERFACE):这个接口允许上层器件监控PHY。 物理接口包括一个数据线（MDIO）和一根时钟线（MDC）。MAC 利用SMI 可以 完成读写状态寄存器的功能
以太网简介
• 按照网络传输速率可以分为10BASE-T、100BASE-T、 1000BASE-T 。 • 以太网物理层传输介质双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP) 和屏蔽双绞线(STP)，现在使用的UTP可分为3类、4类、五
类和超五类四种 。
• 在美国线缆标准(AWG)中对3类、4类、五类和超五类双绞 线都定义为4对，在千兆位以太网中更是要求使用全部的4 对线进行通信。所以，标准五类线缆中应该有4对线。
主要内容
• • • • • 以太网简介 以太网收发器工作原理详解 以太网物理层信号质量测试 以太网收发器常见问题分析和调试 附录：以太网信号质量测试指标
以太网收发器工作原理详解
• PHY =PHYSICAL LAYER DEVICE 即物理层器件。此次培训 中提到的10/100/1000M PHY 是指专用于以太网，支持 IEEE 802.3 10 Mbps、100Mbps、1000 Mbps物理层应用的 收发器。即通过双绞线可使用在10 Mbps 和 100 Mbps 、 1000 Mbps以太网的物理层器件。有些PHY 可通过光纤收 发器支持100 Mbps (100BASE-FX)以太网，和此相关部分 本次培训不涉及。以下将10/100/1000 Mbps 以太网收发 器简称为PHY。 • 问题 在OSI 基准模型中，PHY 属于哪一层？
以太网收发器工作原理及其 信号质量测试
主要内容
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以太网简介
【以太网】使用IEEE 802.3标准（即采用CSMA/CD访问控 制技术）的网络系统。 • 由美国Xerox（施乐）公司和Stanford（斯坦福）大学联 合开发并于75年推出，原为总线型，现已扩展到星形、星 形总线、树形等。81年Xerox、DEC、Intel联合推出商业 产品。85年IEEE 802委员会在此基础上颁布了802.3标准 • 由于以太网与其他LAN类型相比，具有易用、易安装、易 维护、低成本等诸多优点，目前世界上80～85%与LAN相 连的PC和工作站使用以太网连接。 • 以太网为基带系统，采用曼彻斯特等编码技术，且只支持 LLC层的类型1操作 ——不确认的无连接服务（数据报服 务） 。
以太网简介
CSMA/CD协议的基本思想
每站在发送数据前，先监听信道是否空闲；若是，则发送 数据，并继续监听下去，一旦监听到冲突，立即停止发送 ，并在短时间内连续向信道发出一串阻塞信号（JAM）强 化冲突，如果信道忙，则暂不发送，退避一随机时间后再 尝试。 CSMA/CD协议在CSMA协议基础上增加了发送期间检测 冲突的功能。其最大特点是“先听后说,边说边听”。该 协议已被IEEE 802委员会采纳，并以此为依据制定了IEEE 802.3标准。 CSMA/CD协议同样可分为非坚持、1坚持和p坚持3种。 以太网通常采用非分隙1坚持CSMA/CD。 。
以太网收发器工作原理详解
• PHY Block Diagram
以太网收发器工作原理详解
• 一 PHY主要组成部分
• (1) PCS(PHYSICAL CODING SUBLAYER)：在100BASE-X 模式时，提供RMII 接 口、4B/5B 编码、串并转换以及冲突检测功能，同时只要TXEN 无效就提供 “idle”信号给PMD 层。在10BASE-T 模式下只提供接口和串并转换功能。 (2) PMA(PHYSICAL MEDIUM ATTACHMENT)：提供对LINK 状态的判断和载波侦 听的功能，完成串行信号和NRZI 信号之间的转化。PMA 使用标准的方法来判 断端口的LINK 状态。当PMA 判断到对方设备存在的时候，如果自动协商使能 ，就会开始同对方进行自动协商确定端口的工作模式；当对方不支持自动协 商的时候，端口的工作模式根据并行探测的结果。 (3) PMD(PHYSICAL MEDIUM DEPENDENT)：提供对信号的scrambling/ descrambling；对信号进行编码，在100TX 下是MLT-3 , 在10T 下是 Manchester； polarity correction；baseline wander correction 等功能 。其中的scrambling(扰频)/ descrambling（解扰）和baseline wander（基 线漂移）功能是100BASE TX专有的