「五分钟读懂」芯片常用数字接口（6） RGMII

【RGMII概述】

RGMII接口，是Reduced Gigabit Media Independent Interface的缩写。IEEE802.3 Clause 35在RS子层和PCS子层之间定义了一组接口GMII，该接口作为MAC和PHY数据交互接口。然而该接口在实际应用中面临最大的问题就是，如果MAC和PHY为分为两个不同芯片时，GMII管脚多（24PIN）导致封装成本增加 ，因此12PIN的RGMII就诞生了。

【RGMII应用框图】

图1 RGMII应用框图

图1为RGMII应用框图，RGMII应用很简单就是作为MAC和PHY之间的数据通信接口。

【RGMII接口信号】

表1 RGMII接口信号

从RGMII接口信号就可以看出，所谓的Reduced GMII，就是将原来GMII 125MHz单沿收发各8bit数据总线(TXD[7:0],RXD[7:0]))，精简成125MHz双沿收发各4bit数据总线。同时将数据有效信号(TX_EN,RX_DV)和错误指示信号(TX_ER,RX_ER)，精简为1bit控制信号线。

当RGMII工作在100M，10M模式时，仍工作在单沿模式。随路时钟(TXC/RXC)下降沿时数据保持不变。

【RGMII接口帧格式】

图2 RGMII有效帧

图2为一个有效数据帧的传输。在有效帧传输过程中，RX_CTL在RXC双沿时均为高电平，代表RX_EN=1，RX_ERR=0。当帧传输完后在下一个RXC上升沿，RX_CTL拉低，之后RX_CTL一直为低。注意在帧间隙时，RXC下降沿RX_CTL为0，但是其相邻的RXC上升沿时RX_CTL也是0，因此不会被识别为RX_ERR。从图中可以看出，对于一个有效帧， RX_CTL总是在RXC上升沿时拉低。

图3 RGMII无效帧

图3为一个无效帧的传输。在传输第一字节数据时，RX_CTL在RXC上升沿为1在相邻的RXC下降沿为0，因此被识别为RX_ERR。该数据帧，整帧会被丢弃。RX_ERR可以出现在一帧数据传输过程中的任何位置，当RX_ERR被识别后，整帧会被丢弃。

RGMII接口从降低封装成本上来讲，做出了不可磨灭的贡献。然而由于其采用的双沿采样导致其实际工作频率已达到250MHz，这么高的速率对于一般的数字IO来说已经临近极限。RGMII有两个致命缺陷：1，由于双沿采样，每bit仅4ns有效时间，使得时序收敛时并不友好。因此RGMII接口实现时，通常TXC/RXC都会做90°、180°、270°、360°相位的粗调，方便采样时序调整。甚至还有芯片利用DLL在90度粗调基础上做更加精细的微调。2，不管有无有效数据，TXC/RXC都在持续以125MHz翻转，这种周期性翻转噪声，很容易引起噪声干扰，影响临近模拟IP的工作。还会带来辐射，导致EMC测试不过。为了解决RGMII这俩缺陷，基于SerDes接口的SGMII应运而生，SGMII接口不但解决了RGMII的缺陷，而且进一步的降低的管脚数。当前市面上的千兆PHY，RGMII/SGMII这两种接口均支持。

【后记】

写RGMII接口其实有点犹豫，因为从之前有一篇关于MDIO文章表现来看，以太网俨然已经是日落西山了，感兴趣的人很少。但是，作者对以太网有特殊感情，因为走出校门后读的一篇协议就是几千页的IEEE802.3，那些激情燃烧的日子至今回想起来依旧心潮澎湃，完全抑制不住想和同学们侃侃的心情。

RGMII实际上还有一个很冷门的功能就是RTBI，就是将TBI精简，因为应用较少本文就没有提及。

「五分钟读懂」芯片常用数字接口（5） QSPI

常用数字接口（4） MDIO

常用数字接口（3） I2C

常用数字接口（2） SPI

常用数字接口（1） UART

SGM3207芯片：负电压电路方案

在开发项目的过程中，负电压的电源电路，工程师该如何去设计呢？

常用的电源芯片78M05，1117-3.3，HT7133，都是一些输出正电压的解决方案。如果工程师想要在电路中，得到一个负电压，该怎么办呢？

比如运算放大器，它的工作电源就需要一个正电压和一个负电压。

怎么得到一个负电压呢？

SGM3207芯片，它就是一款可以支持输出负电压的芯片。我们来看一下它的应用电路

SGM3207芯片应用电路

在这个电路中，芯片的Pin2引脚是电压输入引脚，直接连接到5V电压。

在Pin3引脚与Pin5引脚之间，连接一个10uF/25V的钽电容。

芯片的Pin1引脚，是负电压的输出引脚，比如-5V。

电路中的其他4个电容，主要都是为了滤波，使输入输出的电压更稳定一点。这样。工程师就得到了一个-5V的负电压输出电路了。

除了-5V，其他的负电压值，这个电路能不能实现呢？

首先，SGM3207芯片，它的输入电压范围是1.4V ~ 5.5V。

其次，它的输出电压幅值是等于输入的电压幅值，换句话说，输入芯片Pin2脚的电压是多少，芯片Pin1脚输出的电压就是多少，它俩在数值上是相等的，只是符号是相反的，一个正电压，一个负电压。

Vout = -Vin

因为输入的电压范围是1.4V ~ 5.5V，所以输出的负电压范围，也是在1.4V ~ 5.5V之间。

如果工程师，想要得到-3.3V和-1.8V的电压，都可以使用SGM3207芯片来实现。

SGM3207芯片，相比较其他功能类似的芯片，它的一个优势是外围电路只需要几个电容就可以，不需要复杂的肖特基二极管和功率电感。

不足之处是，它输出的电流能力较弱，只有60mA。对于给运算放大器供电，这个电流是没有问题的。但若想驱动其他大一点的负载，恐怕SGM3207芯片就不能胜任了。

另外，芯片本身的静态电流，也只有70uA。

请持续关注芯片哥，后面会定期更新有关于电子元器件和芯片，包括一些电子产品项目开发案例的相关内容。

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