2024年9月15日发(作者：赛正诚)
Xilinx千兆以太网MACIPCore
Xilinx 千兆以太网MAC IP Core
目录
Xilinx 千兆以太网MAC IP Core (1)
一、三速以太网简介 (2)
二、IP核概述 (2)
三、Interface description (4)
1)、引脚连接图 (4)
2)、MII、GMII、RGMII接口简介 (5)
四、资源占有率 (5)
五、评估结果 (6)
一、三速以太网简介
1. 符合IEEE 80
2.3-2008设计规范；
2.可配置的全双工和半双工模式；
3.生成ip核时可选择10M/100M，1000M模式，或者
10M/100M/1000M模式；
4.内部的物理层接口能够连接到：
a)Logicore ip千兆1000base-x pcs/PMA使用收发器；
b)Logicore ip 千兆SMGII接口；
c)IOBS提供外部的GMII/MII接口；
d)提供外部的RGMII接口
5.通过一个可选的独立的微处理器中性界面配置和监控ip core；
6.可配置流控制通过mac控制暂停帧；
7.可选MDIO接口管理物理层对象；
8.可选带有地址列表接口可选择的地址过滤器；
帧设计支持IEEE 802.3-2008；
10.可配置支持任何长度的巨型帧；
11.可配置的帧间间隙的调整；
12.可配置的带现场总线传递发送和接收路径；
二、IP核概述
图1 ip核基本框架
Client interface（客户端界面）：客户端接口在匹配客户转换逻
辑或网络处理器接口时具有最大的灵活性，数据端口在发送和接收数
据时位宽8bit，每个通路分别同步txgmiimiiclk 和rxgmiimiiclk带有
发送和接收使能输入控制数据吞吐量；
Transmit engine（发送引擎）：传输引擎接收从客户端发送过来
的数据并将其转换为GMII格式，并在帧头添加帧引导区域，甚至在帧
长小于最短要求时，添加一定的冗余比特。发送引擎提供每个数据包
的发送统计向量，发送由流量控制模块产生的暂停帧；
Receive engine（接收引擎）：接收从GMII / MII接口发送过来
的数据并检查它是否符合IEEE 802.3标准，去掉帧头的引导区域，包
括为了增加帧长的冗余比特。此外，该模块还能根据数据帧中的检验
序列区域、接收到的GMII错误码字以及帧长信息完成错误检测，接收
引擎提供针对每个数据包的接收状态指示；
Flow control（数据流控制）：数据流控制符合IEEE 802.3-2008
31条，mac能够被配置发送一个带有可编程停止数据的停止帧，并对
他们接收起作用。这两个动作是异步的。
GMII和MII模块：从发射机接收数据，在地狱1GB/S时被转换
为MII结构，在1GB/S时被转化为GMII结构，并将数据发送出去；
Management interface（管理接口）：可选择的管理接口是一
个带有标准地址、数据和控制信号的处理器独立接口，该模块包括用
户管理的接口和MDIO接口两部分，能够被用作通用总线框架接口。
该接口是能够被选择的，如果不适用，设备可以通过一个可配置的矢
量被配置；
MDIO界面：可选的MDIO接口可以写入和读取使用管理界面。
MDIO接口被用来管理和配置phy芯片。MDIO接口符合IEEE802.3
第22条；
Address filter（地址过滤器）：可选择地址滤波器，如果使能地
址滤波器，则不会通过客户端设定地址的数据帧；
三、Interface description
1)引脚连接图
2)mii、gmii、rgmii的接口简介
MII：(Media Independent Interface )是介质无关接口或媒体独
立接口，40针。MII层定义
了在100BASE-T MAC和各种物理层之间的标准电气和机械接口，
MII支持10兆和100兆的操作，数据宽度4位；
GMII：千兆媒体独立接口；MII接口中的TX_CLK是由PHY芯片
提供给MAC芯片的，而
GMII接口中的GTX_CLK是由MAC芯片提供给PHY芯片的。两
者方向不一样。频率125M，数据宽度8位，传输速率可达
1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。
RGMII:简化的千兆媒体独立接口；时钟频率仍旧为125MHz，
TX/RX数据宽度从8为变为4位，为了保持1000Mbps的传输速率不
变，RGMII接口在时钟的上升沿和下降沿
都采样数据。在参考时钟的上升沿发送GMII接口中的
TXD[3:0]/RXD[3:0]，在参考时钟的下降沿发送GMII接口中的
TXD[7:4]/RXD[7:4]。RGMI同时也兼容100Mbps和10Mbps 两种速
率，此时参考时钟速率分别为25MHz和2.5MHz。
图2 RGMII接口
四、资源占有率
五、评估结果：
Mac ipcore符合IEEE 802.3-2008设计规范；可配置的全双工和
半双工模式；通信速率可选择；与物理层连接支持多种接口，考虑到
满足通信速率和减少与外部接口的连接线我们选择了rgmii接口；帧长
度和帧间隔可配置，可以通过物理层接口管理phy芯片，ipcore内部
资源可选择配置，灵活性强；在example design编译过程中注意全
局时钟的选择和电平标准的配置；资源占有情况：slices占3.57%，
slice reg占1.89%，luts占3.38%，lutram占3.3%，bufg占2/3，
综合评估结果：该IP核可用。
2024年9月15日发(作者：赛正诚)
Xilinx千兆以太网MACIPCore
Xilinx 千兆以太网MAC IP Core
目录
Xilinx 千兆以太网MAC IP Core (1)
一、三速以太网简介 (2)
二、IP核概述 (2)
三、Interface description (4)
1)、引脚连接图 (4)
2)、MII、GMII、RGMII接口简介 (5)
四、资源占有率 (5)
五、评估结果 (6)
一、三速以太网简介
1. 符合IEEE 80
2.3-2008设计规范；
2.可配置的全双工和半双工模式；
3.生成ip核时可选择10M/100M，1000M模式，或者
10M/100M/1000M模式；
4.内部的物理层接口能够连接到：
a)Logicore ip千兆1000base-x pcs/PMA使用收发器；
b)Logicore ip 千兆SMGII接口；
c)IOBS提供外部的GMII/MII接口；
d)提供外部的RGMII接口
5.通过一个可选的独立的微处理器中性界面配置和监控ip core；
6.可配置流控制通过mac控制暂停帧；
7.可选MDIO接口管理物理层对象；
8.可选带有地址列表接口可选择的地址过滤器；
帧设计支持IEEE 802.3-2008；
10.可配置支持任何长度的巨型帧；
11.可配置的帧间间隙的调整；
12.可配置的带现场总线传递发送和接收路径；
二、IP核概述
图1 ip核基本框架
Client interface（客户端界面）：客户端接口在匹配客户转换逻
辑或网络处理器接口时具有最大的灵活性，数据端口在发送和接收数
据时位宽8bit，每个通路分别同步txgmiimiiclk 和rxgmiimiiclk带有
发送和接收使能输入控制数据吞吐量；
Transmit engine（发送引擎）：传输引擎接收从客户端发送过来
的数据并将其转换为GMII格式，并在帧头添加帧引导区域，甚至在帧
长小于最短要求时，添加一定的冗余比特。发送引擎提供每个数据包
的发送统计向量，发送由流量控制模块产生的暂停帧；
Receive engine（接收引擎）：接收从GMII / MII接口发送过来
的数据并检查它是否符合IEEE 802.3标准，去掉帧头的引导区域，包
括为了增加帧长的冗余比特。此外，该模块还能根据数据帧中的检验
序列区域、接收到的GMII错误码字以及帧长信息完成错误检测，接收
引擎提供针对每个数据包的接收状态指示；
Flow control（数据流控制）：数据流控制符合IEEE 802.3-2008
31条，mac能够被配置发送一个带有可编程停止数据的停止帧，并对
他们接收起作用。这两个动作是异步的。
GMII和MII模块：从发射机接收数据，在地狱1GB/S时被转换
为MII结构，在1GB/S时被转化为GMII结构，并将数据发送出去；
Management interface（管理接口）：可选择的管理接口是一
个带有标准地址、数据和控制信号的处理器独立接口，该模块包括用
户管理的接口和MDIO接口两部分，能够被用作通用总线框架接口。
该接口是能够被选择的，如果不适用，设备可以通过一个可配置的矢
量被配置；
MDIO界面：可选的MDIO接口可以写入和读取使用管理界面。
MDIO接口被用来管理和配置phy芯片。MDIO接口符合IEEE802.3
第22条；
Address filter（地址过滤器）：可选择地址滤波器，如果使能地
址滤波器，则不会通过客户端设定地址的数据帧；
三、Interface description
1)引脚连接图
2)mii、gmii、rgmii的接口简介
MII：(Media Independent Interface )是介质无关接口或媒体独
立接口，40针。MII层定义
了在100BASE-T MAC和各种物理层之间的标准电气和机械接口，
MII支持10兆和100兆的操作，数据宽度4位；
GMII：千兆媒体独立接口；MII接口中的TX_CLK是由PHY芯片
提供给MAC芯片的，而
GMII接口中的GTX_CLK是由MAC芯片提供给PHY芯片的。两
者方向不一样。频率125M，数据宽度8位，传输速率可达
1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。
RGMII:简化的千兆媒体独立接口；时钟频率仍旧为125MHz，
TX/RX数据宽度从8为变为4位，为了保持1000Mbps的传输速率不
变，RGMII接口在时钟的上升沿和下降沿
都采样数据。在参考时钟的上升沿发送GMII接口中的
TXD[3:0]/RXD[3:0]，在参考时钟的下降沿发送GMII接口中的
TXD[7:4]/RXD[7:4]。RGMI同时也兼容100Mbps和10Mbps 两种速
率，此时参考时钟速率分别为25MHz和2.5MHz。
图2 RGMII接口
四、资源占有率
五、评估结果：
Mac ipcore符合IEEE 802.3-2008设计规范；可配置的全双工和
半双工模式；通信速率可选择；与物理层连接支持多种接口，考虑到
满足通信速率和减少与外部接口的连接线我们选择了rgmii接口；帧长
度和帧间隔可配置，可以通过物理层接口管理phy芯片，ipcore内部
资源可选择配置，灵活性强；在example design编译过程中注意全
局时钟的选择和电平标准的配置；资源占有情况：slices占3.57%，
slice reg占1.89%，luts占3.38%，lutram占3.3%，bufg占2/3，
综合评估结果：该IP核可用。