RMII模式以太网PHY芯片DP83848C的应用

引言

　　DP83848C是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10／100 Mbps单路物理层(PHY)器件。它支持MII(介质无关接口)和RMII(精简的介质无关接口)，使设计更简单灵活；同时，支持10BASE～T和 100BASE-TX以太网外设，对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性。

　　MII(Medium Independent InteRFace)是IEEE802．3u规定的一种介质无关接口，主要作用是连接介质访问控制层(MAC)子层与物理层(PH-Y)之间的标准以太网接口，负责MAC和PHY之间的通信。由于MII需要多达16根信号线，由此产生的I／O口需求及功耗较大，有必要对MII引脚数进行简化，因此提出了RMII(Reduced Medium Independent Interface，精简的介质无关接口)，即简化了的MII。

　　1 硬件设计

　　1．1 电路设计

　　DP83848C的收发线路各是一对差分线，经过变比为1：1的以太网变压器后与网线相连。以太网变压器的主要作用是阻抗匹配、信号整形、网络隔离，以及滤除网络和设备双方面的噪音。典型应用如图1所示。

　　图2是DP83848C与MAC的连接电路。其中，Xl为50 MHz的有源振荡器。

　　1．2 PCB布局布线

　　布局方面，精度为1％的49．9 Ω电阻和100 nF的去耦电容应靠近PHY器件放置，并通过最短的路径到电源。如图3所示，两对差分信号(TD和RD)应平行走线，避免短截，且尽量保证长度匹配，这样可以避免共模噪声和EMI辐射。理想情况下，信号线上不应有交叉或者通孔，通孔会造成阻抗的非连续性，所以应将其数目降到最低；同时，差分线应尽可能走在一面，且不应将信号线跨越分割的平面，如图4所示。信号跨越一个分割的平面会造成无法预测的回路电流，极可能导致信号质量恶化并产生EMI问题。注意，图3和图4中，阴影部分为错误方法。

　　2 RMll模式描述

　　RMII模式在保持物理层器件现有特性的前提下减少了PHY的连接引脚。

　　RMII由参考时钟REF_CLK、发送使能TX_EN、发送数据TXD[1：0]、接收数据RXD[1：0]、载波侦听／接收数据有效CRS_DV和接收错误RX_ER(可选信号)组成。在此基础上，DP83848C还增加了RX_DV接收数据有效信号。

　　2. 1 REF_CLK--参考时钟

　　REF_CLK是一个连续时钟，可以为CRS_DV、RXD[1：O]、TX_EN、TXD[1：O]、RX_DV和RX_ER提供时序参考。 REF_CLK由MAC层或外部时钟源源提供。REF_CLK频率应为50 MHz±50×10-6，占空比介于35％和65％之间。在RMII模式下，数据以50 MHz的时钟频率一次传送2位。因此，RMII模式需要一个50 MHz有源振荡器(而不是晶振)连接到器件的X1脚。

　　2．2 TX_EN--发送使能

　　TX_EN表示MAC层正在将要传输的双位数据放到TXD[1：O]上。TX_EN应被前导符的首个半字节同步确认，且在所有待传双位信号载入过程中都保持确认。跟随一帧数据的末2位之后的首个REF_CLK上升沿之前，MAC需对TX_EN取反。TX_EN的变化相对于REF_CLK是同步的。

　　2．3 TXD[1：0]--发送数据

　　TXD[1：O]的变换相对于REF_CLK是同步的。TX_EN有效后，PHY以TXD[1：0]作为发送端。

　　在10 Mbps模式下，由于REF_CLK的频率是在10Mbps模式中数据速率的10倍。因此TXD[1：0]上的值必须在10个脉冲期间保持稳定，确保DP83848C能够每隔10个周期进行采样。发送时序如图5所示，发送延时情况如表l所列。其中，PMD为物理介质关联层(physical media depen-dent)接口。

2．4 RXD[1：0]--接收数据

　　RXD[1：0]转换是与REF_CLK同步的。在CRS_DV有效后的每个时钟周期里，RXD[1：O]接收DP83848C的两位恢复数据。在某些情况下(如数据恢复前或发生错误)，则接收到的是RXD[1：O]的预确定值而不是恢复数据。CRS_DV解除确认后，RXD[1：O]为"00"，表示进入空闲状态。CRS_DV确认后，在产生正确的接收解码之前，DP83848C将保证RXD[1：0]="00"。

　　DP83848C提供的恢复数据总是半字节或成对双位信号的形式，这对于由前导符开始的所有数据值都成立。因为CRS_DV是异步确认的，不能假设先于前导符的"00"数据会是双位信号形式。

　　100 Mbps模式下，在CRS_DV确认

之后的正常接收过程中，RXD[1：O]将会保持"00"，直到接收器检测到正确的起始串分界符(STart St-ream Delimiter，SSD)。一旦检测到SSD，DP83848C将会驱动前导符("01")，后面紧跟着起始帧分界符(Start of Frame. Delimiter，SFD)("01""01""01""11")。MAC应该开始SFD之后的数据。如果检测到接收错误，在载波活动结束前，RXD[1：0]将会替换为接收字符串"01"。而由于帧中剩余数据被替换，MAC的奇偶校验将会拒绝错误的信息包。如果检测到错误的载波(坏的 SSD)，RXD[1：O]将会替换为"10"，直到接收事件结束。这