了解SGMII及其在FPGA中的角色

SGMII是什么?

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

與提供MAC和PHY之間簡單互連的并行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還支持自動協商，允許設備自動配置和同步設置(如100 Mb/s與1Gb/s以太網)，從而優化通信。

SGMII要求MAC和PHY共享參考時鐘，以保證同步。時鐘方案對于正確的數據傳輸和接收至關重要。SGMII采用8b/10b編碼，提供直流(DC)平衡，確保時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支持自動協商功能，允許設備自動形成鏈路參數，保證了設備之間的最佳通信。

SGMII的常見用例

SGMII在現代網絡基礎設施中發揮著重要作用，它不僅能促進網絡設備之間的高速通信，還能靈活兼容各種物理層技術。

SGMII可適應不同的網絡環境，并可與多種物理層技術(如光纖與銅纜)配合使用，因為它與介質無關。以下是一些使用實例：

· 以太網交換機是局域網(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絡連接。SGMII主要用于以太網交換機，促進交換機MAC模塊與連接到不同網絡端口的PHY設備之間的通信。

· 路由器使用SGMII處理各種網絡環境中的高速數據通信。

· SGMII用于網絡接口卡(NIC)的設計，可提供高速以太網連接，并使用SGMII連接網絡基礎設施。

· 網絡附屬存儲(NAS)系統經常使用SGMII來實現網絡存儲設備與網絡其他部分之間的高速數據傳輸，這對于快速訪問存儲數據必不可少。

· 在光纖通信中，SGMII可與光纖收發器結合使用，通過光鏈路實現千兆位以太網連接。

· 對于工業自動化和控制系統，SGMII可用于支持工業以太網網絡中各種設備之間的高速通信，如安全門和ID證件閱讀器等。對于汽車系統，SGMII可用于電子控制單元(ECU)之間的車內聯網，包括信息娛樂系統。

SGMII的使用范圍還包括其他各種網絡應用，在這些應用中，MAC層和PHY層之間的高速串行通信至關重要。

SGMII在FPGA中的作用

FPGA通過執行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行通信。FPGA還可以通過SGMII使用路由器、交換機、NIC等應用所需的以太網PHY芯片連接到以太網網絡。

FPGA可以使用SGMII執行邏輯任務，如數據包解析、過濾、轉發和網絡通信所需的其他特定協議操作。

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絡通信。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MAC和PHY。該解決方案是橋接應用和PHY實現的理想選擇，也是連接分散的以太網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。

（來源：萊迪思）