
了解SGMII及其在FPGA中的角色
SGMII是什么?
串行千兆媒體獨(dú)立接口(SGMII)是連接千兆以太網(wǎng)(GbE)MAC(媒體訪問控制)和PHY(物理層)芯片的標(biāo)準(zhǔn),常用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,如以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
與提供MAC和PHY之間簡單互連的并行GMII(千兆媒體獨(dú)立接口)不同,SGMII使用串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。它有助于將MAC和PHY之間通信所需的引腳數(shù)量減少一半以下,從而使其適用于高密度設(shè)計(jì)。SGMII還支持自動協(xié)商,允許設(shè)備自動配置和同步設(shè)置(如100 Mb/s與1Gb/s以太網(wǎng)),從而優(yōu)化通信。
SGMII要求MAC和PHY共享參考時鐘,以保證同步。時鐘方案對于正確的數(shù)據(jù)傳輸和接收至關(guān)重要。SGMII采用8b/10b編碼,提供直流(DC)平衡,確保時鐘恢復(fù)有足夠的轉(zhuǎn)換。這種編碼方案有助于保持可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈路。SGMII支持自動協(xié)商功能,允許設(shè)備自動形成鏈路參數(shù),保證了設(shè)備之間的最佳通信。
SGMII的常見用例
SGMII在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮著重要作用,它不僅能促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的高速通信,還能靈活兼容各種物理層技術(shù)。
SGMII可適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,并可與多種物理層技術(shù)(如光纖與銅纜)配合使用,因?yàn)樗c介質(zhì)無關(guān)。以下是一些使用實(shí)例:
-以太網(wǎng)交換機(jī)是局域網(wǎng)(LAN)和數(shù)據(jù)中心的重要組成部分,可提供高效的數(shù)據(jù)包交換和網(wǎng)絡(luò)連接。SGMII主要用于以太網(wǎng)交換機(jī),促進(jìn)交換機(jī)MAC模塊與連接到不同網(wǎng)絡(luò)端口的PHY設(shè)備之間的通信。
-路由器使用SGMII處理各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的高速數(shù)據(jù)通信。
-SGMII用于網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)的設(shè)計(jì),可提供高速以太網(wǎng)連接,并使用SGMII連接網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
-網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(NAS)系統(tǒng)經(jīng)常使用SGMII來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)其他部分之間的高速數(shù)據(jù)傳輸,這對于快速訪問存儲數(shù)據(jù)必不可少。
-在光纖通信中,SGMII可與光纖收發(fā)器結(jié)合使用,通過光鏈路實(shí)現(xiàn)千兆位以太網(wǎng)連接。
-對于工業(yè)自動化和控制系統(tǒng),SGMII可用于支持工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備之間的高速通信,如安全門和ID證件閱讀器等。對于汽車系統(tǒng),SGMII可用于電子控制單元(ECU)之間的車內(nèi)聯(lián)網(wǎng),包括信息娛樂系統(tǒng)。
SGMII的使用范圍還包括其他各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,在這些應(yīng)用中,MAC層和PHY層之間的高速串行通信至關(guān)重要。
SGMII在FPGA中的作用
FPGA通過執(zhí)行GMII轉(zhuǎn)換邏輯,充當(dāng)MAC和PHY之間的接口,使其能夠在以千兆位速度運(yùn)行的高速接口上進(jìn)行通信。FPGA還可以通過SGMII使用路由器、交換機(jī)、NIC等應(yīng)用所需的以太網(wǎng)PHY芯片連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
FPGA可以使用SGMII執(zhí)行邏輯任務(wù),如數(shù)據(jù)包解析、過濾、轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)通信所需的其他特定協(xié)議操作。
由于SGMII支持高速串行通信,因此FPGA可以低延遲和高吞吐量處理大量網(wǎng)絡(luò)通信。它還提供了靈活性和定制選項(xiàng),因此設(shè)計(jì)人員可以定制FPGA邏輯,以滿足特定的應(yīng)用要求,如處理算法和系統(tǒng)配置。
作為低功耗可編程解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商,萊迪思提供了SGMII IP核,這一全面的工具旨在連接以太網(wǎng)MAC和PHY。該解決方案是橋接應(yīng)用和PHY實(shí)現(xiàn)的理想選擇,也是連接分散的以太網(wǎng)PHY芯片的首選解決方案。它與一系列萊迪思FPGA系列完全兼容,包括Avant?、Certus?-NX、CertusPro?-NX、CrossLink?-NX和MachXO5?-NX。
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