互連時(shí)序模型與布線(xiàn)長(cháng)度分析

　　2.時(shí)序分析實(shí)例

　　2.1 MII接口

　　MII接口是最常用的百兆以太網(wǎng)PHY芯片與MAC間的接口，表1和表2分別是某百兆PHY芯片和某MPU內部MAC的RX通道時(shí)序參數表。

　　表1某PHY芯片RX通道時(shí)序參數表

　　表2某MPU內MAC RX通道時(shí)序參數表

　　通過(guò)表格可以看出，MAC側要求RXD、RX_DV和RX_ER信號對RX_CLK信號的建立與保持時(shí)間最小為8ns，也就是實(shí)際的建立與保持時(shí)間不得小于8ns.假設RXD、RX_DV與RX_CLK信號從PHY側到MAC側的延時(shí)完全相同，則在MAC側有：

　　傳輸的時(shí)鐘周期為40ns;

　　最小的建立時(shí)間為40-tval =12ns;

　　最小的保持時(shí)間為thold = 10ns;

　　最小的建立時(shí)間和保持時(shí)間總和為22ns;

　　假設RXD、RX_DV和RX_ER信號對RX_CLK信號存在延時(shí)，則存在兩種極端情況：

　　當延時(shí)導致建立時(shí)間達到最低要求，即當相對延時(shí)為+4ns時(shí)，則在MAC側建立時(shí)間為8ns，保持時(shí)間為14ns;

　　當延時(shí)導致保持時(shí)間達到最低要求，即當相對延時(shí)為-2ns時(shí)，則在MAC側建立時(shí)間為14ns，保持時(shí)間為8ns;

　　假設MII接口走線(xiàn)在PCB表層，PCB板材為FR-4，可知信號傳輸速度大約為160ps/inch，綜合上述兩種情況，可以得出RXD、RX_DV和RX_ER相對RX_CLK的走線(xiàn)長(cháng)度關(guān)系為：延遲+4ns時(shí)，RXD、RX_DV和RX_ER走線(xiàn)相對RX_CLK可以長(cháng)：4000/160 * 2.54 = 63CM;延遲-2ns時(shí)，RXD、RX_DV和RX_ER走線(xiàn)相對RX_CLK可以短：2000/160 * 2.54 = 32CM;可見(jiàn)，對于MII的RX通道信號，可以無(wú)需考慮等長(cháng)。

　　注意，時(shí)序關(guān)系不代表不需要考慮反射問(wèn)題。當信號在走線(xiàn)上的傳播和返回延時(shí)比信號的上升時(shí)間長(cháng)時(shí)，就有必要考慮是否進(jìn)行終端阻抗匹配以抑制反射。

　　下面使用公式進(jìn)行計算，以對比理論分析和公式法的優(yōu)劣。為簡(jiǎn)化計算，忽略公式(1)和公式(2)中的抖動(dòng)因素Tjitter-clk和Tjitter-data，相關(guān)公式變?yōu)椋?/p>

　　(Tsetup)min + (Tco)max + (Tflt-data - Tflt-clk)max(Thold)min(6)

　　將表2和表3中的參數帶入公式(5)和公式(6)，得出：

　　10 - (Tco)minflt-data - Tflt-clk< 4

　　由于PHY芯片參數并沒(méi)有給出(Tco)min這個(gè)參數，所以公式無(wú)法得到最終結果。由于PHY芯片的最長(cháng)輸出延時(shí)為28ns，最短保持時(shí)間為10ns，在此假設(Tco)min為12ns，則：

　　-2flt-data - Tflt-clk< 4

　　可分解為：

　　Tflt-data - Tflt-clk< 4

　　Tflt-clk-Tflt-data< 2

　　換算成長(cháng)度就是：

　　Lflt-data - Lflt-clk<63CM

　　Lflt-clk -Lflt-data<32CM

　　可以看出，使用公式分析時(shí)有時(shí)會(huì )受到參數不全的制約，這時(shí)需要根據其他參數推斷出需要的參數。對比分析法和公式法，可以看出：分析法比較繁瑣，需要認真分析時(shí)序關(guān)系，而公式法卻非?？旖?。不過(guò)，公式法有時(shí)會(huì )受到參數的制約，得不到全面的結論。實(shí)際中，應該兩種方法結合使用。

　　下面分析該PHY芯片和MAC間TX通道的時(shí)序。表3和表4分別是該百兆PHY芯片和MPU內部MAC的TX通道時(shí)序參數表。

　　表3 某PHY芯片TX通道時(shí)序參數表

　　表4 某MPU內MAC TX通道時(shí)序參數表

　　使用公式進(jìn)行計算，為簡(jiǎn)化忽略公式(3)和公式(4)中的抖動(dòng)因素Tjitter-clk和Tjitter-data，則相關(guān)公式變?yōu)椋?/p>

　　(Tsetup)min + (Tco)max + (Tflt-data)max + (Tflt-clk)min

　　< T

　　(Thold)min< (Tco)min + (Tflt-data)min + (Tflt-clk)max

　　帶入上述參數表中的參數，化簡(jiǎn)得到：

　　Lflt-data + Lflt-clk< 47.625CM

　　假設MII走線(xiàn)在PCB表層，PCB材料為FR-4，走線(xiàn)傳輸速度為160ps/inch，綜合上述分析，可以得出TXD、 TXEN 分別和 TXCLK的走線(xiàn)之和不能大于47CM。實(shí)際布線(xiàn)中，本組走線(xiàn)應當越短越好。走線(xiàn)越短，則數據的建立時(shí)間越充足，保持時(shí)間越少。本實(shí)例中，恰好MAC側允許保持時(shí)間為0ns。