在使用Xilinx FPGA芯片中SGMII IP核進(jìn)行千兆以太網(wǎng)調(diào)試時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到以太網(wǎng)接口收到的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度不足7個(gè)字節(jié)55的情況，但這種情況確實(shí)正常現(xiàn)象。這就要求在設(shè)計(jì)代碼處理前導(dǎo)碼時(shí)不能將55的個(gè)數(shù)作為判據(jù)，而是只要有55轉(zhuǎn)換為D5，就應(yīng)該認(rèn)為前導(dǎo)碼接收成功了。不了解前導(dǎo)碼的同學(xué)可以參看文章《你見(jiàn)過(guò)物理層的以太網(wǎng)幀長(zhǎng)什么樣子嗎？》。

SGMII接口基本功能測(cè)試

SGMII接口（開(kāi)啟自協(xié)商）調(diào)試分為三個(gè)步驟，先測(cè)試SGMII最基本功能仿真、再測(cè)試SGMII最基本功能自回環(huán)上板、最后直接測(cè)試開(kāi)啟自協(xié)商功能后上板

1、測(cè)試SGMII基本功能仿真：

（1） 打開(kāi)sgmii IP，將接口選擇為sgmii接口，關(guān)閉MDIO接口，其它選項(xiàng)默認(rèn)，生成IP核；

（2） 根據(jù)IP核生成example design，將speed_is_10_100、speed_is_100設(shè)置為0（1000Mbps模式），將configuration_vector設(shè)置為5‘b00010（關(guān)閉SGMII自協(xié)商，開(kāi)啟PMA回環(huán)，具體參考手冊(cè)63頁(yè)table2-39），將userclk2作為跟GMII接口同步的時(shí)鐘（用來(lái)驅(qū)動(dòng)MAC GMII接口側(cè)，也可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其它模塊）；

（3） 開(kāi)啟仿真，測(cè)試自回環(huán)（也可以通過(guò)修改參數(shù)測(cè)試外環(huán)或2個(gè)SGMII互通），一般PMA回環(huán)要3.1ms左右才能通，外環(huán)或互通要3.5ms左右；

（4） 仿真時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)gmii_rxd信號(hào)每隔一幀數(shù)據(jù)會(huì)少一個(gè)時(shí)鐘的前導(dǎo)碼如圖1，這個(gè)不用擔(dān)心，為正常現(xiàn)象，1G MAC仍然能正常接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生這個(gè)的具體原因不詳（手冊(cè)有介紹，不過(guò)內(nèi)容偏向于底層編碼原因，具體不太了解，手冊(cè)只是簡(jiǎn)單說(shuō)明了一下表面原因，手冊(cè)221頁(yè)說(shuō)明此問(wèn)題），同時(shí)有的數(shù)據(jù)幀gmii_rx_dv信號(hào)拉低后gmii_rx_er信號(hào)會(huì)拉高一個(gè)時(shí)鐘（對(duì)應(yīng)的gmii_rxd數(shù)據(jù)為8‘h0f），如圖2，這個(gè)也不用擔(dān)心，手冊(cè)224頁(yè)對(duì)其有說(shuō)明（具體說(shuō)是為幀擴(kuò)展），由于gmii_rx_er拉高處gmii_rx_dv拉低，所以不是幀錯(cuò)誤（此處需要適當(dāng)修改原版1G MAC的代碼，使1G MAC中g(shù)mii_rxd、gmii_rx_dv、gmii_rx_er同步打拍，原設(shè)計(jì)中沒(méi)有同步打拍）。

注意：SGMII開(kāi)啟自協(xié)商后要仿真非常長(zhǎng)時(shí)間才能互通（8.1ms），因此推薦直接上板。

2、測(cè)試SGMII基本功能上板：

（1）SGMII接口的independent_clock默認(rèn)是200MHZ，可以用PLL生成，也可以查閱手冊(cè)修改IP內(nèi)部參數(shù)來(lái)設(shè)置為其它頻率，具體修改參考手冊(cè)36頁(yè)描述（修改后如何操作IP參考RapidIO調(diào)試手冊(cè)），只需修改一個(gè)參數(shù)就可以（修改時(shí)鐘頻率會(huì)影響仿真通過(guò)時(shí)間），如圖3；

（2）上板主要是測(cè)試PMA回環(huán)版（自帶激勵(lì)源），設(shè)置好約束文件，抓取關(guān)鍵信號(hào)，直接生成bit文件，上板測(cè)試，如果沒(méi)有通，看status_vector信號(hào)，查閱手冊(cè)65頁(yè)table2-41，查找原因。

3、測(cè)試SGMII自協(xié)商功能上板：

（1）將configuration_vector參數(shù)設(shè)置為5‘b100x0（開(kāi)啟自協(xié)商功能，x表示可以測(cè)PMA回環(huán)，也可指直接接PHY進(jìn)行測(cè)試），自協(xié)商參數(shù)使能信號(hào)an_restart_config設(shè)置為0（該信號(hào)上升沿代表自協(xié)商參數(shù)an_adv_config_vector有效，an_restart_config為0表示使用默認(rèn)參數(shù)，如果想手動(dòng)配置自協(xié)商參數(shù)，可以查閱手冊(cè)64頁(yè)table2-40）；

（2）生成bit文件并上板測(cè)試，并觀察狀態(tài)信號(hào)status_vector。

RGMII或SGMII調(diào)試中正常的“異?！眴?wèn)題

1、參考資料

《pg047-gig-eth-pcs-pma》
《88e1512 data》
《AR8033d》

2、以太網(wǎng)接口使用場(chǎng)景介紹

《88e1512data》PHY芯片手冊(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)的RGMII、SGMII接口的使用場(chǎng)景如下兩圖所示：

實(shí)際上，此處的10/100/1000Mbps Ethernet MAC代指的是標(biāo)準(zhǔn)的SGMII接口的MAC核和標(biāo)準(zhǔn)的RGMII接口的MAC核。而實(shí)驗(yàn)室所用的MAC核為GMII接口形式的MAC核，因此實(shí)際上我們的應(yīng)用場(chǎng)景變成了如下的兩圖：

此處的IDDR/ODDR原語(yǔ)、SGMII核主要功能是為實(shí)驗(yàn)室MAC核提供標(biāo)準(zhǔn)的千兆GMII接口形式的數(shù)據(jù)源。在實(shí)驗(yàn)的接口調(diào)試中，由于PHY芯片的各個(gè)功能模式設(shè)置、XILINX官方的SGMII核和IDDR/ODDR原語(yǔ)的特性不同，可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。

3、PHY芯片功能模式設(shè)置

正常情況下，我們常用的PHY芯片功能模式有以下：
? 全雙工/半雙工模式
? 千兆/百兆/十兆模式
? 自協(xié)商速率/固定速率
? RGMII/SGMII模式
? 交叉線/直連線模式

當(dāng)交換機(jī)出現(xiàn)無(wú)法連接網(wǎng)口（連接指示燈熄滅）、數(shù)據(jù)收發(fā)錯(cuò)誤等問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)VIO、MDIO來(lái)讀取PHY芯片相應(yīng)功能的寄存器的值，來(lái)確定功能模式配置是否出現(xiàn)問(wèn)題。

4、RGMII千兆模式常見(jiàn)問(wèn)題

此問(wèn)題詳細(xì)描述見(jiàn)文章：RGMII接口調(diào)試使用VIO讀取PHY寄存器值

標(biāo)準(zhǔn)的RGMII千兆接口，時(shí)鐘周期為125MHz，但是數(shù)據(jù)位寬為4位，采用在時(shí)鐘的上下邊沿采樣的方式，得到1Gbps帶寬，正常工作狀態(tài)的發(fā)送時(shí)序圖如下所示：

為了確保數(shù)據(jù)采樣的正確，時(shí)鐘的邊沿必須在數(shù)據(jù)的中間進(jìn)行跳變。為了實(shí)現(xiàn)這種發(fā)送模式，在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，控制發(fā)送時(shí)鐘，使其偏移90度（即延后2ns）。

但是有的PHY芯片中，可以選擇不同的工作模式，使得控制時(shí)鐘偏移2ns或者不偏移2ns（《88e1512》P252）。如果PHY芯片的工作模式是偏移了2ns,那我們就不用作偏移了，否則可能正好導(dǎo)致時(shí)鐘邊沿和數(shù)據(jù)跳邊沿對(duì)齊，出現(xiàn)錯(cuò)誤；如果PHY芯片的工作模式是不偏移，則我們需要手動(dòng)控制時(shí)鐘的偏移。RGMII數(shù)據(jù)的讀取同理，具體情況需要閱讀相應(yīng)的PHY芯片手冊(cè)。

5、SGMII千兆模式下常見(jiàn)的“異?！眴?wèn)題

參見(jiàn)《pg047-gig-eth-pcs-pma》P219，Xilinx官方的SGMII的IP核轉(zhuǎn)換出的GMII格式數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)兩種問(wèn)題：
? 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀幀頭部分丟失一個(gè)前導(dǎo)碼；
? 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀F(xiàn)CS域結(jié)束后,tx_er信號(hào)拉高。

丟失前導(dǎo)碼情況，如下圖所示：

在這種情況下，前導(dǎo)碼由7個(gè)55,1個(gè)D5,變成了6個(gè)55，1個(gè)D5。某些MAC核是根據(jù)55跳變到D5這種情況下作操作的，所以數(shù)據(jù)直接進(jìn)MAC核，不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。但是，在TTE交換機(jī)中，分流模塊、TT平面，可能是根據(jù)gmii_tx_en信號(hào)的上升沿開(kāi)始作計(jì)數(shù)，從而提出TT_ID、TYPE/LENGTH域等數(shù)據(jù)，這就可能導(dǎo)致錯(cuò)誤。并且，以太網(wǎng)幀發(fā)送時(shí)，需要發(fā)送7個(gè)55，1個(gè)D5格式的前導(dǎo)碼。因此，我們接收到這種數(shù)據(jù)幀時(shí)，需要將前導(dǎo)碼補(bǔ)齊，再將數(shù)據(jù)幀送入后續(xù)模塊進(jìn)行處理。

FCS域結(jié)束后，tx_er信號(hào)拉高，如下圖所示：

由于可能的設(shè)計(jì)缺陷，某些MAC核，會(huì)將這種數(shù)據(jù)幀當(dāng)作錯(cuò)誤幀丟棄。解決辦法是，在數(shù)據(jù)幀的接收部分，對(duì)tx_er信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)rx_dv信號(hào)為高時(shí)，tx_er仍然保持原值，當(dāng)rx_dv信號(hào)為低時(shí)，tx_er信號(hào)直接置零。

編輯：hfy