SGMII及其應用

SGMII是什么？

串行千兆媒體獨立接口（SGMII）是連接千兆以太網(wǎng)（GbE）MAC（媒體訪(fǎng)問(wèn)控制）和PHY（物理層）芯片的標準，常用于需要高速數據傳輸的網(wǎng)絡(luò )應用中，如以太網(wǎng)交換機、路由器和其他網(wǎng)絡(luò )設備。

與提供MAC和PHY之間簡(jiǎn)單互連的并行GMII（千兆媒體獨立接口）不同，SGMII使用串行接口進(jìn)行數據傳輸。它有助于將MAC和PHY之間通信所需的引腳數量減少一半以下，從而使其適用于高密度設計。SGMII還支持自動(dòng)協(xié)商，允許設備自動(dòng)配置和同步設置（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(shí)鐘，以保證同步。時(shí)鐘方案對于正確的數據傳輸和接收至關(guān)重要。SGMII采用8b/10b編碼，提供直流（DC）平衡，確保時(shí)鐘恢復有足夠的轉換。這種編碼方案有助于保持可靠穩定的數據鏈路。SGMII支持自動(dòng)協(xié)商功能，允許設備自動(dòng)形成鏈路參數，保證了設備之間的最佳通信。

SGMII的常見(jiàn)用例

SGMII在現代網(wǎng)絡(luò )基礎設施中發(fā)揮著(zhù)重要作用，它不僅能促進(jìn)網(wǎng)絡(luò )設備之間的高速通信，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，因為它與介質(zhì)無(wú)關(guān)。以下是一些使用實(shí)例：

●   以太網(wǎng)交換機是局域網(wǎng)（LAN）和數據中心的重要組成部分，可提供高效的數據包交換和網(wǎng)絡(luò )連接。SGMII主要用于以太網(wǎng)交換機，促進(jìn)交換機MAC模塊與連接到不同網(wǎng)絡(luò )端口的PHY設備之間的通信。

●   路由器使用SGMII處理各種網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中的高速數據通信。

●   SGMII用于網(wǎng)絡(luò )接口卡（NIC）的設計，可提供高速以太網(wǎng)連接，并使用SGMII連接網(wǎng)絡(luò )基礎設施。

●   網(wǎng)絡(luò )附屬存儲（NAS）系統經(jīng)常使用SGMII來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )存儲設備與網(wǎng)絡(luò )其他部分之間的高速數據傳輸，這對于快速訪(fǎng)問(wèn)存儲數據必不可少。

●   在光纖通信中，SGMII可與光纖收發(fā)器結合使用，通過(guò)光鏈路實(shí)現千兆位以太網(wǎng)連接。

●   對于工業(yè)自動(dòng)化和控制系統，SGMII可用于支持工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中各種設備之間的高速通信，如安全門(mén)和ID證件閱讀器等。對于汽車(chē)系統，SGMII可用于電子控制單元（ECU）之間的車(chē)內聯(lián)網(wǎng)，包括信息娛樂(lè )系統。

SGMII的使用范圍還包括其他各種網(wǎng)絡(luò )應用，在這些應用中，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(guò)執行GMII轉換邏輯，充當MAC和PHY之間的接口，使其能夠在以千兆位速度運行的高速接口上進(jìn)行通信。FPGA還可以通過(guò)SGMII使用路由器、交換機、NIC等應用所需的以太網(wǎng)PHY芯片連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )。

FPGA可以使用SGMII執行邏輯任務(wù)，如數據包解析、過(guò)濾、轉發(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，因此設計人員可以定制FPGA邏輯，以滿(mǎn)足特定的應用要求，如處理算法和系統配置。

作為低功耗可編程解決方案的領(lǐng)先供應商，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用和PHY實(shí)現的理想選擇，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。