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华为以太网通信接口电路设计规范.pdf
深圳市XXXX公司技术规范
以太网通信接口电路设计规范
2000-02-28发布 2000-02-28实施
深 圳 市 XXXX 公 司 发布
1
本技术规范根据IEEE 802.3标准和XX公司在以太网通信接口电路设
计的技术经验编制而成。
本规范于2000年02 月28日首次发布。
本规范起草单位： 硬件工程室
本规范主要起草人：
在规范的起草过程中，在此，表示感谢！
本规范批准人：
本规范修改记录：
2
目 录
1、目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2、范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1：以太网名词范围定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2：缩略语和英文名词解释 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4、引用标准和参考资料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1：以太网的技术标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2：IEEE802协议族 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、以太网物理层电路设计规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1：10M物理层芯片特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.1：10M物理层芯片的分层模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.2：10M物理层芯片的接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.3：10M物理层芯片的发展 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4：10M物理层芯片设计范例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4.1：MC68160使用规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4.2：LXT905使用规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2：100M物理层芯片特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1：100M物理层芯片和10M物理层芯片的不同 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2：100M物理层芯片的分层模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3：100M物理层数据的发送和接收过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4：100M物理层芯片的寄存器分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5：100M物理层芯片的自协商技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.1： 自商技术概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.2： 自协商技术的功能规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.3： 自协商技术中的信息编码 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.4： 自协商功能的寄存器控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3：典型物理层器件分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1：100M物理层接口芯片LXT970A应用规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4：多口物理层器件分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1：多口物理层器件的介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2：典型多口物理层器件分析。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2.1：BCM5208芯片分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2.2：LU3XFTR芯片分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6、以太网MAC层接口电路设计规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1：单口MAC层芯片简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2：以太网 MAC层的技术标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3：单口 MAC层芯片的模块和接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4：单口MAC层芯片的使用范例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1：DEC21140使用规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2：10M芯片AM79C961使用范例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.3：10/100M接口芯片GD82559ER的使用范例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7、1000M以太网（单口）接口电路设计规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1：适用标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.1：1000BASE-X物理层芯片的寄存器分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2：物理层接口（PHY） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.1：物理编解码子层（PCS） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
5
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40
40
41
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48
48
51
57
58
3
7.2.2：物理媒体连接层（PMA） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.3：物理媒体相关子层（PMD） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3：介质层接口（MAC） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.1：扩展字段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.2：碰撞过滤 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.3：帧连续限制（仅在半双工） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4：1000Mb/s与10/100Mb/s的主要区别 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5：典型电路及分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.1：光模块和物理层接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5.2：物理层和MAC层接口电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6：电路设计要点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7：优选器件表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8、以太网交换芯片电路设计规范 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1：以太网交换芯片的特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.1：以太网交换芯片的发展过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.2：以太网交换芯片的特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2：以太网交换芯片的接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3：MII接口分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.1：MII发送数据信号接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.2：MII接收数据信号接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.3：物理层状态指示信号接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.4：MII的管理MDIO接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4：RMII和SMII接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4.1：RMII接口介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4.2：SMII接口介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5：以太网交换芯片电路设计要点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6：以太网交换芯片典型电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6.1：以太网交换芯片典型电路一 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6.1.1：典型电路： . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6.1.2：典型电路分析： . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6.2：以太网交换芯片典型电路二 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6.2.1：典型电路： . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6.2.2：典型电路分析： . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.7：目前可供优选器件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9、RJ45标准接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10、选型原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11、规范的附件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12、解释权声明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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90
4
深圳市XXXX公司技术规范
以太网通信接口电路设计规范
1、目的
以太网接口作为一种宽带网的基本通信接口在公司的产品中得到了大量应用。本
规范依据IEEE802.3标准，提供了以太网基本的设计内容，并吸收了公司成熟产品的相
关设计经验，规定了公司对已有器件的推荐设计电路，以便于公司的共享资源建设。
上述标准为本规范各电路设计必须遵守的。本规范规定了公司对上述标准的统一
实现方式和推荐使用的电路设计，便于公司的共享资源的建设。建议使用本规范的同
时参考相关的国内、国外和国际标准。
由于目前以太网芯片的生产厂家较多，器件的更新替代也较快，所以在将来可能
会有一些新的器件出现。研发人员在进行以太网芯片的器件选型时也需参考此规范，
选择出功能强大、性能稳定、价格合理的以太网芯片。
2、范围
本规范适用于公司所有的产品。
3、定义
3.1：以太网名词范围定义
10BASE2: 采用细同轴电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3
Clause 10.)
10BASE5: 采用粗同轴电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3
Clause 8.)
10BASE-F:采用光纤电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause
15.)
10BASE-T:采用电话双绞线的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause
14.)
100BASE-FX: 采用两个光纤的IEEE 802.3 100Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3
Clauses 24 and 26.)
100BASE-T: 采用双绞线的IEEE 802.3 100Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 22
and 28.)
100BASE-T2: 采用两对3类线或更好的平衡线缆的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格 (参
见 IEEE 802.3 Clause 32.)
5
100BASE-T4: 采用四对3、4、5类线非屏蔽双绞线的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格
(参见 IEEE 802.3 Clause 23.)
100BASE-TX: 采用两对5类非屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层
规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 24 and 25.)
1000BASE-CX: 1000BASE-X 在特制的屏蔽电缆传输的接口规格(参见 IEEE 802.3
Clause 39.)
1000BASE-LX: 1000BASE-X 采用单模或多模长波激光器的规格(参见 IEEE 802.3
Clause 38.)
1000BASE-SX: 1000BASE-X 采用多模短波激光器的规格(参见 IEEE 802.3 Clause 38.)
1000BASE-T: 采用四对五类平衡电缆的1000 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause
40.)
三类平衡电缆线: 传输频率特性可到16MHz的平衡100 Ω 和120 Ω 电缆，性能符合
ISO/IEC 11801: 1995的C类连接性能要求。主要用在10BASE-T。
五类平衡电缆线: 传输频率特性可到100MHz的平衡100 Ω 和120 Ω 电缆，性能符合
ISO/IEC 11801: 1995的C类连接性能要求。主要用在100BASE-T、10BASE-T。
3.2：缩略语和英文名词解释
缩略语
IEEE
ITU
ITU-T
CCITT
TIA/EIA
RS
ISO
MAC
PHY
CSMA/CD
PLS
PMA
AUI
MDI
英文名词
Institute of electrical and
electronics engineers
International
Telecommunication Union
Telecommunication
Standardization
Sector of ITU
International Telegraph and
Telephone Consultive Committee
Telecommunication Industry
Association/Electronics
Industry Association
Recommended Standard
International Standard
Organization
Medium Access Control
PHYsical sublayer
Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection
Physical Signaling Sublayer
Physical Medium Attachment
(PMA) sublayer
Attachment Unit interfaces
Media Dependent Interface
中文含义
电气和电子工程师协会
国际电信联盟
国际电信联盟电信标准化分
部（原CCITT）
国际电报电话咨询委员会
电信工业联合会/美国电子工
业协会
推荐标准
国际标准化组织
媒体接入控制层，是数据链
路层的子层。
物理层。
载波监听多路访问/碰撞检
测，以太网的技术标准。
物理信令子层，以太网物理
层的一个子层。
物理媒体接入子层，以太网
物理层的一个子层。
连接单元接口，PLS层和
PMA层的接口。
媒体相关接口，PMA与物理
6
PCS
PMD
SFD
EFD
MII
GMII
RMII
SMII
NRZ
NRZI
MLT
Physical Code Sublayer
Physical Medium Dependent
start-of-frame delimiter
end-of-frame delimiter
Media Independent interfaces
Gigabit Media Independent
Reduced Media Independent
Interface
Interface
Serial Media Independent Interface
None Return Zero code
None Return Zero Invert code
Mult Layer Type
RECONCILIATION
表3－1：英语名词省略语
4、引用标准和参考资料
媒体的接口。
物理编码子层，100M以太网
物理层新增的一个子层。
物理媒体相关层
帧开始定界符
帧结束定界符
媒体无关接口
千兆以太网媒体无关接口
简化MII接口
串行MII接口。
不归零码。
不归零极性反转码。
多层码。用于100BASE-TX标
准中。
调解子层
（包括国际、国内标准和公司的标准、规范以及一些著作）
下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所
示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最
新版本的可能性。
4.1：以太网的技术标准
以太网技术主要参考了以下标准
802.3： 定义了CSMA/CD标准的媒体访问控制MAC和物理层规范。
802.3u：定义100M的以太网技术标准，为802.3的一部分。
802.3z：定义1000M的以太网技术标准，为802.3的一部分。
上述802.3协议族是IEEE802协议族的一部分。
下面主要介绍IEEE802协议族的标准。
4.2：IEEE802协议族
IEEE是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）
的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。IEEE于1980年
2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802委员会
由6个分委员会组成，其编号分别为802.1至802.6，其标准分别称为标准802.1至标准
802.6，目前它已增加到12个委员会，这些分委员会的职能如下：
·802.1--高层及其交互工作。提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互
连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。
·802.2--连接链路控制LLC，提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN 、
MAC子层与高层协议间的一致接口。
·802.3--以太网规范，定义CSMA/CD标准的媒体访问控制（MAC）子层和物
理层规范。
7
·802.4--令牌总线网。定义令牌传递总线的媒体访问控制（MAC）子层和物理
层规范。
·802.5--令牌环线网，定义令牌传递环的媒体访问控制（MAC）子层和物理层
规范。
·802.6--城域网MAN，定义城域网（MAN）的媒体访问控制（MAC）子层和
物理层规范。
·802.7--宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议和咨询。
·802.8--光纤技术咨询组，为其他分委员会提供使用有关光纤网络技术的建议
和咨询。
·802.9--综合话音/数据局域网（IVD LAN ）。定义综合话音/数据终端访问综
合话音/数据局域网（包括IVD LAN、MAN、WAN ）的媒体访问控制（MAC）子层和
物理层规范。
·802.10--可互操作局域网安全标准（SILS ）。定义局域网互连安全机制。
·802.11--无线局域网。定义自由空间媒体的媒体访问控制（MAC）子层和物
·802.12--按需优先（100VG-ANYLAN ）。定义使用按需优先访问方法的
理层规范。
100Mpbs 的以太网标准。
目前，IEEE标准802.1-802.6已成为ISO的国际标准ISO8802-1~8802-6。他们的组
成和作用示意图如下。
图4－1：IEEE 802各分委员会的组成和作用示意图
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