1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII_2500base-x

一、SGMII基本概念

引自：GMII,RGMII,SGMII,TBI,RTBI接口信号、时序分析_sgmii物理波形-CSDN博客

SGMII即Serial GMII，串行GMII，收发各一对差分信号线，时钟频率625MHz，在时钟信号的上升沿和下降沿均采样，所以总的数据速率为1.25Gbps=625Mbps*2。参考时钟RX_CLK由PHY提供，是可选的，主要用于MAC侧没有时钟的情况，一般情况下，RX_CLK不使用。收发都可以从数据中恢复出时钟。在TXD发送的串行数据中，每8比特数据会插入TX_EN/TX_ER 两比特控制信息，同样，在RXD接收数据中，每8比特数据会插入RX_DV/RX_ER 两比特控制信息。 大多数MAC芯片的SGMII接口都可以配置成SerDes接口(在物理上完全兼容，只需配置寄存器即可)，直接外接光模块，而不需要PHY层芯片，此时时钟速率仍旧是625MHz，不过此时跟SGMII接口不同，SGMII接口速率被提高到1.25Gbps是因为插入了控制信息，而SerDes端口速率被提高是因为进行了8B/10B变换，本来8B/10B变换是PHY芯片的工作，在SerDes接口中，因为外面不接PHY芯片，此时8B/10B变换在MAC芯片中完成了。

在1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII IP核中是通过GT Transceiver将GMII的接口转换成SGMII的接口。

二、1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII IP核应用场景

1、Ethernet 1000BASE-X or 2500BASE-X

当采用Ethernet 1000BASE-X or 2500BASE-X标准以太网协议的时候，此IP核可以为特定的设备提供1/2.5G速率下的PCS/PMA的物理子层。

• PMA连接到一个外部现成的千兆接口转换器（GBIC）或可插拔（SFP）光收发器，以完成以太网端口。
• 以太网1000BASE-X或2500BASE-X PCS/PMA的GMII接口连接到一个MAC层，比如说Tri Mode Ethernet MAC IP核。

2、作为GMII接口到SGMII接口之间的转换桥 

下图显示了典型应用场景，其中IP核使用特定于设备的收发器提供GMII到SGMII的转换桥。

• 此设备可以是一个外部现成的PHY芯片，支持1G/2.5G的SGMII线速率。比如说可以是一个三速的PHY，可以提供10BASE-T、100BASE-T和1000BASE-T操作。
• IP核的GMII接口连接到一个MAC，可以是用户自己定义的MAC，也可以是Tri Mode Ethernet MAC IP核。

3、作为SGMII到GMII接口之间的转换

如下的场景提供了SGMII到GMII接口之间的解决方案。

• GMII的接口连接的可以是一个现成的PHY芯片，可以提供10BASE-T、100BASE-T和1000BASE-T操作。
• SGMII接口连接的是一个MAC，这里的MAC可以是Tri Mode Ethernet MAC IP核。

 

4、PCS子层部分功能

在使用一个特性设备的Transceiver时，这个IP也可以起到一个PCS/PMA子层的作用。例如它提供了一些PCS层的功能，如8B/10B编码/解码、PMA服务器化器/去服务器化器（SerDes）和时钟恢复 。这一部分可以翻阅PG047.

三、 IP核设置

MAC选择

这里主要选择是使用的那种MAC，在这里选择Tri Mode Ethernet MAC。

线速率选择

这里主要选择线速率，对于1G来说，1000Base-X的标准，速率回达到1000M。对于SGMII的模式速率有10M/100M/1000M三种模式。

标准选择

 选择标准，这里选择1000Base-X，SGMII就是将接口形式从SFP转换成SGMII。

BOTH：在1000BASE-X和SGMIL标准之间进行动态切换，哪个稳定先与哪个建立连接。

这些接口的选择与上述第二节讲述的使用场景有关。

核的功能

物理接口形式：在这里选择GT Transceiver。 Transceiver的参考时钟选择156.25M，DRP时钟50M。

接收GMII时钟源：输入IP核内部的MMCM的时钟源选择为GT收发器输出的时钟TXOUTCLK（默认选项即可），该MMCM将产生我们所需要的接口时钟。

管理选项：MDIO管理接口和自协商，这里提一下，采用SGMII外接PHY芯片时候，MDIO是为了配置PHY芯片用的，一般PHY默认配置就可以正常使用（暂时都用不到，不选）。

共享逻辑：选择将共享逻辑放在例子工程中。

四、快速搭建工程

可以将例子工程下面的模块搬移过来快速搭建一个工程，如下：

参数配置可以采用如下的参数，具体含义可以参考手册。

如果同时使用两个PCS/PMA核，那么就需要将core_clocking模块中的IBUFDS_GT4 原语单独拿出来，因为同一个参考时钟去驱动两个IBUFDS_GT4在布线的时候会出现错误。