當今，隨著互聯網技術的迅速發展，采用以太網實現數據采集和控制方面的應用，成為了電子系統設計的熱點。以太網具有價格低廉、穩定可靠、傳輸速度快、傳輸距離遠等特點，以太網技術發展成熟，具有很高的性價比。采用以太網技術的設備，可以通過TCP/IP協議進行數據的傳輸，不需要進行傳輸協議轉換，使用和維護設備簡單。隨著技術的發展和各類應用的需求，出現了各種以太網的標準，包括標準以太網(10Mbit/s)、百兆以太網(100Mbit/s)、千兆以太網(1000Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太網[1]。不同類型的以太網有其各自需要遵循的標準，同時其所用的傳輸介質以及數據吞吐量也各不相同。千兆以太網技術作為新一代的高速以太網技術，它可以提供1Gbps的通信帶寬，采用和傳統10M、100M以太網同樣的CSMA/CD協議、幀格式和幀長、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統，給用戶帶來了提高核心網絡的有效解決方案，這種解決方案的最大優點是繼承了傳統以太網技術價格便宜的特點。

對于學習者而言，你就是要搞清楚弄明白以太網如何去實現，在實際操作中怎么去做，從這個角度出發的話，你就會發現其實沒那么復雜，這就是說起來沒那么難。那真正實現起來，到具體的各個接口以及細節的調試以及調通，你會發現還是比較燒腦的。所以呢，咱們先來聊一聊以太網的各個接口，從大體框架來分析如何去學習。

咱們就以千兆以太網舉例，千兆以太網，只是說以太網的速率為千兆，也就是1G。除了千兆網，還有百兆網，萬兆網，當然這些都是指的以太網的速率。不同速率的以太網，在FPGA端的接口表現形式也是不一樣的。下邊就來介紹百兆網和千兆網的接口形式。

這是網口與FPGA連接的常用方案，RJ45就是咱們平常說的水晶頭，Ethernet PHY是以太網的PHY芯片，之后就是Ethernet PHY與FPGA相連。

下邊是以太網PHY芯片與FPGA連接的簡單的架構圖(不代表全部的信號輸入輸出端口)

先說百兆網，百兆網的接口一般為MII(Media Independent Interface)，當然10M網用的也是MII接口。下圖是一塊以太網PHY芯片的一些手冊資料截圖。

在百兆網模式下，其RXCLK的周期為40ns，也就是25M，數據端口RXD只用了4根線RXD[3:0]，然后25M*4 = 100M，這樣算出來，就是100M的速率了。接著再來說一下千兆網，千兆網的接口，就目前接觸比較多的接口有3種，GMII，RGMII和SGMII。先說GMII，RxClk的周期為8ns，也就是125M，數據端口使用了8bit，125M*8 = 1000M，速率就是千兆網了。

還有RGMII，其時鐘頻率也為125M，但是它只使用了4個線，不過，RGMII使用的是雙沿模式，也就是DDR模式，在時鐘的上下沿都可以傳送數據。這樣算的話，125M*4*2 = 1000M，還是千兆網。RGMII與GMII主要的區別就是雙沿采樣與單沿采樣。

之后還有SGMII，全稱為Serial Gigabit Media Independent Interface，也就是串行的以太網接口。RGMII，GMII還是MII，都是使用并行接口，而且還需要隨路時鐘，而SGMII只需要2組線，一組是發送，一組是接收，當然一組線由兩根差分線組成。SGMII也是需要8/10B編碼。這樣在PCB布線時，就可以節省一些布線的空間。當然，對于FPGA來講，也節省了FPGA的引腳資源。SGMII一般在公司的項目會用的多一些，像GMII，RGMI在某寶上賣的開發板上一般都有。

下面就簡單的說說以太網數據格式，IEEE.802.3數據格式匯總，幀間隙IFG>=96bittime，10zM/100M/1000M格式一樣。如下圖簡單的端口信號顯示截圖。

審核編輯：湯梓紅