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整车的EEA(Electrical/Electronic Architecture,电子电器架构)中,以太网常用的通信速率有100MHz和1000MHz(1G)。本文聚焦100M Ethernet的讨论。100MHz的Ethernet也称为FE(Fast Ethernet,快速以太网),对于100MHz的以太网,汽车中,常用的又包括100BASE-T1和100BASE-TX,以太网的使用中,不知大家是否产生过这样的疑问:
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FE的100MHz通信速率如何产生?
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FE的100MHz通信速率与通信接口关系?
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FE(100Base-TX)的编码规则?
1、MAC与PHY接口
uC的MAC(Media Access Control) Controller发送/接口Ethernet Frame需要依赖PHY芯片(Physical Layer,物理接口层)。项目中,使用不同的速率的Ethernet,对应的PHY接口不同,如下所示:
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TXD[1:0]:数据发送信号,共2根信号线;; -
RXD[1:0]:数据接收信号,共2根信号线; -
TX_EN(TransmitEnable):数据发送使能信号; -
RX_ER(ReceiveError):数据接收错误指示信号(可选); -
CLK_REF:外部时钟源提供50MHz参考时钟,由PHY芯片提供给MAC。 -
CRS_DV:此信号是由MII接口中的RX_DV和CRS两个信号合并而成。
以DP83825I为例,PHY、MAC的接口连接如下所示:
如上图,TC3xx的GETH MAC如果与DP83825I PHY能正常通信,不使用Rx_CLK、RX_DV,RX_ER可以选用。
DP83825I PHY中使用的通信信号线示意如下:
2、FE(100Base-TX)的100MHz通信速率如何产生?
3、FE(100Base-TX)的编码规则
(一)4B5B编码
4B5B对应编码、解码表如下所示:
对于RZ,每次操作都需要归零处理,增加了带宽,因此,又提出了NRZ(No Return to Zone,非归零编码),即:高电平表示1,低电平表示0。
eg:NRZ方式传输1011数据时,电平变化如下所示:
但是,使用NRZ方式,虽然不浪费带宽,但是,当传输的数据中,出现连续1或者0时,接收端会因识别不到电平变化可能采样错误,即:无法与发送端进行时钟同步。所以,又进一步的引入了NRZI编码方式,你可能会说:NRZI也没有同步的能力。如果发送端先发送一个同步包,接收端即可进行同步,而100Base-TX采用双绞线差分传输,适合使用此方式。
NRZI的编码规则是什么呢?答:0表示电平有反转,1表示电平没有反转。
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如果前一输出是“+1”或“-1”,则下一输出为“0”; -
如果前一输出是“0”,其信号极性和最近一个非“0”相反。
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原文始发于微信公众号(谈思实验室):以太网笔记:快速以太网100Base-TX接口及编码
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