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

1、測試SGMII基本功能仿真：

（1） 打開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，開啟PMA回環(huán)，具體參考手冊63頁table2-39），將userclk2作為跟GMII接口同步的時(shí)鐘（用來驅(qū)動MAC GMII接口側(cè)，也可以用來驅(qū)動其它模塊）；（3） 開啟仿真，測試自回環(huán)（也可以通過修改參數(shù)測試外環(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)會發(fā)現(xiàn)gmii_rxd信號每隔一幀數(shù)據(jù)會少一個(gè)時(shí)鐘的前導(dǎo)碼如圖1，這個(gè)不用擔(dān)心，為正?，F(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（手冊有介紹，不過內(nèi)容偏向于底層編碼原因，具體不太了解，手冊只是簡單說明了一下表面原因，手冊221頁說明此問題），同時(shí)有的數(shù)據(jù)幀gmii_rx_dv信號拉低后gmii_rx_er信號會拉高一個(gè)時(shí)鐘（對應(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224頁對其有說明（具體說是為幀擴(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)中沒有同步打拍）。

圖1

圖2

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

1、測試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，也可以查閱手冊修改IP內(nèi)部參數(shù)來設(shè)置為其它頻率，具體修改參考手冊36頁描述（修改后如何操作IP參考RapidIO調(diào)試手冊），只需修改一個(gè)參數(shù)就可以（修改時(shí)鐘頻率會影響仿真通過時(shí)間），如圖3；（2）上板主要是測試PMA回環(huán)版（自帶激勵源），設(shè)置好約束文件，抓取關(guān)鍵信號，直接生成bit文件，上板測試，如果沒有通，看status_vector信號，查閱手冊65頁table2-41，查找原因。

圖3

3、測試SGMII自協(xié)商功能上板：

（1）將configuration_vector參數(shù)設(shè)置為5‘b100x0（開啟自協(xié)商功能，x表示可以測PMA回環(huán)，也可指直接接PHY進(jìn)行測試），自協(xié)商參數(shù)使能信號an_restart_config設(shè)置為0（該信號上升沿代表自協(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)，如果想手動配置自協(xié)商參數(shù)，可以查閱手冊64頁table2-40）；（2）生成bit文件并上板測試，并觀察狀態(tài)信號status_vector。

RGMII或SGMII調(diào)試中正常的“異?！眴栴}

1、參考資料

《pg047-gig-eth-pcs-pma》

《88e1512 data》

《AR8033d》

2、以太網(wǎng)接口使用場景介紹

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

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)用場景變成了如下的兩圖：

此處的IDDR/ODDR原語、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原語的特性不同，可能會出現(xiàn)一些問題。

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)誤等問題時(shí)，可以通過VIO、MDIO來讀取PHY芯片相應(yīng)功能的寄存器的值，來確定功能模式配置是否出現(xiàn)問題。

4、RGMII千兆模式常見問題

此問題詳細(xì)描述見本公眾號之前文章：

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。

5、SGMII千兆模式下常見的“異常”問題

參見《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)可能會出現(xiàn)兩種問題：

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，不會出現(xiàn)問題。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信號的上升沿開始作計(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信號拉高，如下圖所示：

由于可能的設(shè)計(jì)缺陷，某些MAC核，會將這種數(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tx_er信號進(jìn)行處理，當(dāng)rx_dv信號為高時(shí)，tx_er仍然保持原值，當(dāng)rx_dv信號為低時(shí)，tx_er信號直接置零。

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