基于Arria10的SGM ii通信

明德扬吴老师

基于Arria10的SGM ii通信

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一、RGMII和GMII连接图

我想大部分千兆网工程一般都是做GMII通信方式或者是RGMII模式的，这两类通信模式都是相对来说比较简单的，以上两种方式都是基于时钟线和数据线一起发送或者接收的。

GMII连接图

RGMII连接图

从上面的图中我们可以看出，不管是RGMII还是GMII它们都是有时钟线和数据线的，当要发送数据的时候，TX_EN <=1 ，TX_CLK <= 125M，然后TXD <= data即可，当然了，TX_EN的发送是一段一段的，也就是说你不能总是让TX_EN 一直等于1，在发送了一小段数据之后就要拉低TX_EN，然后等待下一次的数据的发送

二、SGMII和GMII的区别

SGMII模式下，是没有时钟线，只有数据线。比如说常见的AR8031芯片，有的工程师可能会有迷惑，那只有数据线如何通信呢？数白了SGMII遵循的是SERDES总线，在收到数据之后，FPGA的IP核会根据收到的数据自动恢复出时钟。

三、SGMII的调试

那我们又应该如何调试呢？SGMII该怎么从硬件处开始调呢？当我们拿到板子之后先不要急着去调试SGMII。首先我们要做的是观测芯片的正常工作正常与否。那如何知道芯片工作了呢？大多数的工程师都知道一般的千兆网芯片上面都有设置寄存器的MDC和MDIO的两根线，我们可以根据数据手册上的时序图去设计MDC和MDIO的时序，然后读写PHY芯片的寄存器，如果能够读写成功，那么恭喜你，你设计的电路50%是没有问题的。

我想接下来有可能有的工程师就会根据MDC和MDIO的设置去调试PHY芯片的回环了吧？如果你是那样做，那么恭喜你，你中招了。根据SGMII协议，你直接调试回环是调试不出来的。所以我们接下来的是如何捕捉SGMII的协议的呢？偷偷的告诉你，在MDC和MDIO调试好的情况下（即你的板子能正常工作的情况下），用两个PHY芯片直接去对接，先不用经过FPGA进行数据处理，也就是说不用FPGA先让两个芯片能收发正常。那两个PHY芯片如何对接呢？很简单两个PHY芯片的RX对TX，TX对RX即可，然后在FPGA连接RX的那一端的端口设置为Input方向，捕获信号。如果你觉得我说的太复杂，那么你可以想象串口同行的模式。串口里面也是RX对TX，TX对RX，当你用串口1的TX发送数据给串口2的时候，串口2收到数据，同时把串口2的RX的线连接到FPGA的端口，设计FPGA的端口方向位输入方向，这样子是不是就可以捕捉串口的数据了。只要你理解了串口，那么SGMII也是同样的道理，其实你可以把SGMII理解成一个类似于高速的串口。在两个PHY芯片能相互发送数据之后，那么你就可以根据观测的数据线上的数据，然后根据数据线上的数据去设计你的FPGA的代码，也就是说FPGA发送一段和你捕捉的数据一样的数据即可，此时是可以发送数据的了。

四、SGMII协议理论分析

好了，说了那么多，都只是说的是怎么调试，是不是感觉还是缺少了相关的理论呢？？？那么我们下来就说说理论吧。

SGMII协议是有个数据链路层的，简单的说就是FPGA和PHY芯片之间有个通信的握手机制，PHY和FPGA之间要先通信握手，通信机制建立好了之后才可以进行数据的发送和接收。有工程师又有疑问了，SGMII协议每TX_EN线，那么PHY芯片是如何知道要发送数据的呢？很简单，就是FPGA在发送数据之前要先发送一个起始码，在发送数据之后发送一个结束码，这样子就可以把数据发送出去了

当然了，以上说的就是调试SGMII的步骤，基于ARRIA10的SGMII通信方式首先你要把Arria10的SERDES调通，调通了之后才可以去根据我上面所说的步骤去SGMII。如果你想调试8路16路24路网口通信可以在下方留言联系我们。至于Arria10的光口通信时怎么调试的，请关注我们的下一个章节。