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PEF-7071-V-V1.5-Lantiq-datasheet-62314344.pdf
Table of Contents
List of Figures
List of Tables
1 Introduction
1.1 About XWAY™ PHY11G
1.2 Overview
1.2.1 Logic Symbol
1.2.2 Features
1.2.3 Typical Applications
1.2.3.1 Copper Application
1.2.3.2 Media Converter Application
1.2.3.3 Gigabit Interface Converter (GBIC) Application
1.2.4 Terminology and Nomenclature
2 External Signals
2.1 Pin Diagram
2.2 Pin Description
2.2.1 Pin Identifications
2.2.2 General Pins
2.2.3 Media-Dependent Interface (MDI) Pins
2.2.4 Media-Independent Interface (MII) Pins
2.2.5 Control Interface Pins
2.2.6 JTAG Interface
2.2.7 Power Supply Pins
3 Functional Description
3.1 Modes of Operation
3.1.1 Copper Flow
3.1.2 Media Converter Flow
3.2 Media-Independent Interfaces (MII)
3.2.1 X-speed Media-Independent Interface (xMII)
3.2.1.1 xMII Signal Multiplexing
3.2.1.2 xMII Signal Conditioning
3.2.2 Reduced Media-Independent Interface (RMII)
3.2.3 Reduced Gigabit Media-Independent Interface (RGMII)
3.2.4 Serial Gigabit Media-Independent Interface (SGMII)
3.2.5 Reduced Ten Bit Interface (RTBI)
3.3 Media Functions
3.3.1 Media-Dependent Interfaces (MDI)
3.3.1.1 Copper Interface
3.3.1.2 Fiber Interface
3.3.2 Auto-Negotiation
3.3.3 Auto-Downspeed
3.3.4 Auto-Crossover and Polarity-Reversal Correction
3.3.5 Transformerless Ethernet (TLE)
3.4 Configuration, Control and Status Functions
3.4.1 Configuration of XWAY™ PHY11G via Pin-Strapping
3.4.2 Configuration of XWAY™ PHY11G via External EEPROM
3.4.2.1 EEPROM Applications
3.4.2.2 EEPROM Detection
3.4.2.3 EEPROM Content
3.4.2.4 EEPROM Frame Formats
3.4.3 Configuration and Control Via MDIO
3.4.3.1 MDIO Interface
3.4.3.2 MDIO Address Space
3.4.3.3 MDIO Interrupt
3.4.4 LED Interface
3.4.4.1 Single Color LED Mode
3.4.4.2 Bi-Color LED Mode
3.4.4.3 LED Operations
3.5 Power Management
3.5.1 Power Supply
3.5.1.1 Power Supply Using Integrated Switching Regulator
3.5.1.2 Power Supply Without Using Integrated Switching Regulator
3.5.2 Power Over Ethernet (PoE)
3.5.2.1 Powered Device (PD)
3.5.2.2 Power Sourcing Equipment (PSE)
3.5.3 Energy-Efficient Ethernet
3.5.3.1 EEE for 10BASE-Te
3.5.3.2 EEE for 100BASE-TX
3.5.3.3 EEE for 1000BASE-T
3.5.3.4 Auto-Negotiation for EEE Modes
3.5.3.5 Support of Legacy MACs
3.5.4 Wake-on-LAN (WoL)
3.5.5 Power Down Modes
3.5.5.1 PD_FORCE Mode
3.5.5.2 ANEG Mode
3.5.5.3 PD_IDLE Mode
3.5.5.4 DATA Mode
3.5.5.5 EEE Mode
3.6 Testing Functions
3.6.1 JTAG Interface
3.6.2 Payload Data Tests
3.6.2.1 Test Packet Generator (TPG)
3.6.2.2 Error Counters
3.6.3 Test Loops
3.6.3.1 Near-End Test Loops
3.6.3.2 Far-End Test Loop
4 MDIO Registers
4.1 STD: Standard Management Registers
4.2 PHY: PHY-Specific Management Registers
5 MMD Registers
5.1 EEE: Standard EEE Registers for MMD=0x03
5.2 ANEG: Standard Auto-Negotiation Registers for MMD=0x07
5.3 EEPROM: EEPROM Address Space (MMD=0x1E)
5.4 INTERNAL: Internal Address Space (MMD=0x1F)
6 Electrical Characteristics
6.1 Absolute Maximum Ratings
6.2 Operating Range
6.3 Recommended Operating Conditions
6.4 Power-Up Sequence
6.5 DC Characteristics
6.5.1 Digital Interfaces
6.5.1.1 GPIO Interfaces
6.5.1.2 MII Receive Interface
6.5.1.3 MII Transmit Interface
6.5.1.4 LED Interface
6.5.1.5 JTAG Interface
6.5.2 Twisted-Pair Interface
6.5.3 SGMII Interface
6.5.4 1000BASE-X Interface
6.6 AC Characteristics
6.6.1 Reset
6.6.2 Power Supply
6.6.3 Input Clock
6.6.4 Output Clock
6.6.5 MDIO Interface
6.6.6 RMII Interface
6.6.7 RGMII Interface
6.6.7.1 Transmit Timing Characteristics
6.6.7.2 Receive Timing Characteristics
6.6.8 RTBI Interface
6.6.8.1 Transmit Timing Characteristics
6.6.8.2 Receive Timing Characteristics
6.6.9 SGMII Interface
6.6.9.1 Transmit Timing Characteristics
6.6.9.2 Receive Timing Characteristics
6.6.10 1000BASE-X Interface
6.6.10.1 Transmit Timing Characteristics
6.6.10.2 Receive Timing Characteristics
6.6.11 Twisted-Pair Interface
6.7 Isolation Requirements
6.8 External Circuitry
6.8.1 Crystal
6.8.2 LED
6.8.3 Transformer (Magnetics)
6.8.4 RJ45 Plug
6.8.5 Twisted-Pair Common-Mode Rejection and Termination Circuitry
6.8.6 SGMII Interface
6.8.7 1000BASE-X Interface
7 Package Outline
References
Terminology
XWAY™ PHY
Ethernet Physical Layer Devices
XWAY™ PHY11G
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
PEF 7071, Version 1.5
User’s Manual
Hardware Description
Revision 1.0, 2012-02-17
Edition 2012-02-17
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XWAY™ PHY11G (PEF 7071)
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
XWAY™ PHY11G, Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
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SOCRATES™, VINAX™, VINETIC™, XWAY™
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Infrared Data Association Corporation. ISO™ of INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.
MATLAB™ of MathWorks, Inc. NUCLEUS™ of Mentor Graphics Corporation. MIPS® of MIPS Technologies, Inc.,
USA. muRata™ of MURATA MANUFACTURING CO. SOLARIS™ of Sun Microsystems, Inc. Samtec® of Samtec
Inc. TEAKLITE™ of CEVA, Inc. TEKTRONIX™ of Tektronix Inc. UNIX™ of X/Open Company Limited.
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SYSTEMS.
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3
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XWAY™ PHY11G (PEF 7071)
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
Table of Contents
Table of Contents
Table of Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
List of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
About XWAY™ PHY11G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Logic Symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Typical Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Copper Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Media Converter Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Gigabit Interface Converter (GBIC) Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Terminology and Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
External Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Pin Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Pin Identifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
General Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Media-Dependent Interface (MDI) Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Media-Independent Interface (MII) Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Control Interface Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
JTAG Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Power Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Copper Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Media Converter Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Media-Independent Interfaces (MII) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
X-speed Media-Independent Interface (xMII) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
xMII Signal Multiplexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
xMII Signal Conditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Reduced Media-Independent Interface (RMII) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Reduced Gigabit Media-Independent Interface (RGMII) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Serial Gigabit Media-Independent Interface (SGMII) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Reduced Ten Bit Interface (RTBI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Media Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Media-Dependent Interfaces (MDI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Copper Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Fiber Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Auto-Negotiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Auto-Downspeed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Auto-Crossover and Polarity-Reversal Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Transformerless Ethernet (TLE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Configuration, Control and Status Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Configuration of XWAY™ PHY11G via Pin-Strapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Configuration of XWAY™ PHY11G via External EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
EEPROM Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.3.1
1.2.3.2
1.2.3.3
1.2.4
2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
2.2.7
3
3.1
3.1.1
3.1.2
3.2
3.2.1
3.2.1.1
3.2.1.2
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.3
3.3.1
3.3.1.1
3.3.1.2
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.2.1
User’s Manual
Hardware Description
4
Revision 1.0, 2012-02-17
XWAY™ PHY11G (PEF 7071)
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
Table of Contents
EEPROM Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
EEPROM Content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
EEPROM Frame Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Frame Formats in 11-Bit Addressing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Frame Formats in 16-Bit Addressing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
EEPROM Access via MDIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Configuration and Control Via MDIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
MDIO Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
MDIO Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
MDIO Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
LED Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Single Color LED Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Bi-Color LED Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
LED Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
LED Externally Controlled Mode (ECM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
LED Functions in Internally Controlled Mode (ICM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
LED Configuration in ICM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Power Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Power Supply Using Integrated Switching Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Power Supply Without Using Integrated Switching Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Power Over Ethernet (PoE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Powered Device (PD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Power Sourcing Equipment (PSE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Energy-Efficient Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
EEE for 10BASE-Te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
EEE for 100BASE-TX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
EEE for 1000BASE-T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Auto-Negotiation for EEE Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Support of Legacy MACs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Wake-on-LAN (WoL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Power Down Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
PD_FORCE Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
ANEG Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
PD_IDLE Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
DATA Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
EEE Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Testing Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
JTAG Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Payload Data Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Test Packet Generator (TPG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Error Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Test Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Near-End Test Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
MAC Interface Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
MDI Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Echo Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Far-End Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
MDIO Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
STD: Standard Management Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
PHY: PHY-Specific Management Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.4.2.2
3.4.2.3
3.4.2.4
3.4.2.4.1
3.4.2.4.2
3.4.2.4.3
3.4.3
3.4.3.1
3.4.3.2
3.4.3.3
3.4.4
3.4.4.1
3.4.4.2
3.4.4.3
3.4.4.3.1
3.4.4.3.2
3.4.4.3.3
3.5
3.5.1
3.5.1.1
3.5.1.2
3.5.2
3.5.2.1
3.5.2.2
3.5.3
3.5.3.1
3.5.3.2
3.5.3.3
3.5.3.4
3.5.3.5
3.5.4
3.5.5
3.5.5.1
3.5.5.2
3.5.5.3
3.5.5.4
3.5.5.5
3.6
3.6.1
3.6.2
3.6.2.1
3.6.2.2
3.6.3
3.6.3.1
3.6.3.1.1
3.6.3.1.2
3.6.3.1.3
3.6.3.2
4
4.1
4.2
User’s Manual
Hardware Description
5
Revision 1.0, 2012-02-17
XWAY™ PHY11G (PEF 7071)
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
Table of Contents
MMD Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
EEE: Standard EEE Registers for MMD=0x03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
ANEG: Standard Auto-Negotiation Registers for MMD=0x07 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
EEPROM: EEPROM Address Space (MMD=0x1E) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
INTERNAL: Internal Address Space (MMD=0x1F) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Operating Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Recommended Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Power-Up Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
DC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Digital Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
GPIO Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
MII Receive Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
MII Transmit Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
LED Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
JTAG Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Twisted-Pair Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
SGMII Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
1000BASE-X Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Input Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Output Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
MDIO Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
RMII Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
RGMII Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Transmit Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Receive Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
RTBI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Transmit Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Receive Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
SGMII Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Transmit Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Receive Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
1000BASE-X Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Transmit Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Receive Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Twisted-Pair Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Isolation Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
External Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Crystal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Transformer (Magnetics) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
RJ45 Plug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Twisted-Pair Common-Mode Rejection and Termination Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
SGMII Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
1000BASE-X Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Package Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
5
5.1
5.2
5.3
5.4
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.5.1
6.5.1.1
6.5.1.2
6.5.1.3
6.5.1.4
6.5.1.5
6.5.2
6.5.3
6.5.4
6.6
6.6.1
6.6.2
6.6.3
6.6.4
6.6.5
6.6.6
6.6.7
6.6.7.1
6.6.7.2
6.6.8
6.6.8.1
6.6.8.2
6.6.9
6.6.9.1
6.6.9.2
6.6.10
6.6.10.1
6.6.10.2
6.6.11
6.7
6.8
6.8.1
6.8.2
6.8.3
6.8.4
6.8.5
6.8.6
6.8.7
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Hardware Description
6
Revision 1.0, 2012-02-17
XWAY™ PHY11G (PEF 7071)
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
Table of Contents
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
User’s Manual
Hardware Description
7
Revision 1.0, 2012-02-17
XWAY™ PHY11G (PEF 7071)
Single Port Gigabit Ethernet PHY (10/100/1000 Mbit/s)
List of Figures
List of Figures
Figure 1
Logic Symbol of the XWAY™ PHY11G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 2
XWAY™ PHY11G Used in Copper Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 3
XWAY™ PHY11G Used in Media Converter Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 4
XWAY™ PHY11G Used in 10/100/1000BASE-T GBIC/SFP Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 5
Transmit and Receive Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 6
Pin Diagram of the XWAY™ PHY11G (Top View of VQFN48 Package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 7
Functional High-Level Block Diagram of XWAY™ PHY11G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 8
xMII Signal Conditioning between MAC and XWAY™ PHY11G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Figure 9
Twisted-Pair Interface of XWAY™ PHY11G Including Transformer and RJ45 Plug . . . . . . . . . . . 37
Figure 10
External Circuitry for the Transformerless Ethernet Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figure 11
External Circuitry for TLE when Connected to Current-Mode Line-Driver Based PHY . . . . . . . . . 41
Figure 12 Overview of the Configuration Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Soft Pin-Strapping External Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figure 13
Timing Diagram for a Random Address Single Byte Write. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figure 14
Figure 15
Timing Diagram for a Random Address Single Byte Read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Timing Diagram for a Burst Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Figure 16
Timing Diagram for a Random Address Single Byte Write. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figure 17
Timing Diagram for a Random Address Single Byte Read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figure 18
Figure 19
Timing Diagram for a Burst Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Flow-Chart for an Indirect EEPROM Write Cycle Via MDIO-MMD Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figure 20
Figure 21
Flow-Chart for an Indirect EEPROM Read Cycle Via MDIO-MMD Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Figure 22 MDIO Write Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Figure 23 MDIO Read Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Layout of the MDIO Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Figure 24
External Circuitry for an Active-High MDINT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Figure 25
Figure 26
External Circuitry for an Active-Low MDINT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Single Color LED External Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Figure 27
Bi-Color LED External Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Figure 28
External Circuitry using the Integrated Switching Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Figure 29
Figure 30
External Circuitry without using the Integrated Switching Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Figure 31 Generic Schematic of the PoE/PD Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Figure 32 Generic Schematic of the PoE/PSE Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
EEE Low-Power Idle Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Figure 33
Figure 34
LPI Mode Operation in XWAY™ PHY11G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Block Diagram of a WoL Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Figure 35
The Magic Packet Format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Figure 36
Figure 37
State Diagram for Power-Down Mode Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Figure 38
Test Packet Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Figure 39 MAC Interface Near-End Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Figure 40 MDI connector Near-End Test Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Echo Near-End Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Figure 41
Figure 42
PCS Far-End Test Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Timing Diagram for the XWAY™ PHY11G Reset Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Figure 43
Timing Diagram for the MDIO Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Figure 44
Transmit Timing Diagram of the RMII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Figure 45
Figure 46
Transmit Timing Diagram of the RGMII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Receive Timing Diagram of the RGMII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Figure 47
Transmit Timing Diagram of the RTBI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Figure 48
Figure 49
Receive Timing Diagram of the RTBI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
User’s Manual
Hardware Description
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Revision 1.0, 2012-02-17
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