AN7563PT数据手册学习笔记1

AN7563PT

1 Overview

AN7563PT是一款高度集成的单芯片解决方案，适用于以太网网关应用。集成4个千兆以太网物理层、1个DDR4/DDR3控制器、1个USB3.0主机接口、1个USB2.0主机接口、2个PCIe Gen2单通道、1个VoIP应用ISI/ZSI接口，支持SPI NOR/SPI NAND/Parallel NAND，完全满足未来智能家居网关的需求。

【PCIe Gen2单通道是指使用PCI Express 2.0接口标准的单个通道。PCI Express（Peripheral Component Interconnect Express），简称PCIe，是一种计算机总线技术，用于计算机内部硬件组件之间的连接。PCIe 2.0是第二代PCI Express技术，其传输速率是第一代的两倍，达到了5GT/s（Giga Transfers per second），即每秒5亿次数据传输。由于PCIe 2.0使用8b/10b编码方案，每个通道的有效数据传输率是5GT/s的80%，即4Gbps，换算成MB/s为500MB/s。因此，一个PCIe Gen2单通道的带宽是500MB/s，如果是x1模式的扩展口，其带宽总和也是500MB/s。这种高速传输能力使得PCIe Gen2非常适合用于连接高速数据传输设备，如高性能显卡、网络接口卡和存储设备等。

VoIP（Voice over Internet Protocol）应用ISI/ZSI接口是指用于VoIP应用的接口，其中ISI代表Integrated Services Interface，ZSI代表Zero-Crossing Impedance。这些接口是模拟电话线接口，用于连接传统的电话设备到VoIP系统。ISI/ZSI接口能够将模拟信号转换为数字信号，以便在IP网络上进行传输。它们通常集成在VoIP网关或适配器中，允许用户通过互联网或其他IP网络进行语音通话。这些接口支持多种模拟电话线操作，包括拨号、振铃和挂机信号，使得传统的POTS（Plain Old Telephone Service）电话能够与现代的VoIP服务兼容。】

AN7563PT采用1GHz ARM CA53双核CPU和强大的Xmart数据包加速器(XPA)，可以支持无与伦比的网络功能，具有极高的数据包处理能力。通过XPA, AN7563PT实现了先进的HQoS、安全性和灵活的协议管理。AN7563PT采用领先的NP架构和节能技术，使系统板设计简单易行，可提供市场上独特的低系统成本和超低功耗解决方案。

【XPA（Xmart数据包加速器）是一种专为网络设备设计的硬件加速器，它能够提高数据包处理的效率和速度。在AN7563PT这款芯片中，XPA的作用是提供先进的数据包处理能力，这包括但不限于高速的数据包转发、安全检查和协议管理等功能。通过XPA，AN7563PT能够实现高速的网络通信，同时保持低延迟和高稳定性，这对于需要处理大量数据和高并发连接的网络设备来说是非常重要的。
HQoS（Hierarchical Quality of Service）是一种分层的服务质量管理技术，它允许网络设备根据数据流的优先级和服务类型来分配网络资源。HQoS通过不同的优先级队列和流量管理策略，确保关键业务和高优先级的数据流能够得到足够的带宽和优先处理，从而提高网络的整体性能和用户体验。在AN7563PT中，HQoS技术可以帮助设备更好地管理网络流量，优化数据传输效率，尤其是在网络拥堵或者高负载的情况下。

NP（Network Processor）架构是一种专为网络通信设计的处理器架构。它通常具有高度并行处理能力和专门的硬件加速器，用于处理网络数据包的转发、过滤、加密和解密等任务。NP架构的特点是能够提供高性能的网络处理能力，同时保持较低的功耗和成本。在AN7563PT芯片中，采用NP架构意味着它能够以高效率和低功耗处理复杂的网络任务，这对于构建高性能的网络设备是非常有利的。】

2 Feature

 支持HSGMII和SGMI
HSGMII（High Speed GMII）和SGMII（Serial GMII）是两种不同的以太网接口标准，主要用于连接网络设备中的MAC（媒体访问控制）层和PHY（物理层）芯片。

HSGMII 是一种高速串行接口，它支持更高的数据传输速率。HSGMII 通常用于连接MAC和PHY，提供高速的数据传输能力。它的设计目标是为了满足更高的网络带宽需求，比如在千兆以太网（1000BASE-T）应用中。HSGMII 接口的数据传输速率可以达到数Gbps，具体速率取决于实现和应用场景。

SGMII 是一种串行GMII接口，它通过提升时钟频率来达到1000Mbps的传输速率。SGMII 接口使用一对差分信号线进行数据传输，时钟频率为125MHz，并且在每个时钟周期传输1bit数据。SGMII 的设计允许减少芯片间互联的管脚数量，从而简化了硬件设计并降低了成本。SGMII 接口不仅支持1Gbps的速率，而且通过自协商机制，也能够支持10Mbps和100Mbps的速率。
SGMII 接口的实施并没有改变以太网协议的分层，它仍然保持了MAC层、PCS层和PMA层的结构。在SGMII模式下，MAC层和PHY层之间通过串行接口连接，其中PCS层负责将并行数据信号编码为串行信号，并通过Serializer进行串行化处理。在接收端，PCS层还需要将接收到的串行信号解码为并行信号，以便MAC层进行处理。

【PCS（Physical Coding Sublayer）是物理编码子层，它位于数据链路层的MAC（媒体访问控制）子层和物理层的PMA（物理介质附加）子层之间。PCS的主要作用是完成数据的编码和解码、错误检测以及载波检测等功能。它使得MAC子层对物理传输介质的特性透明，即MAC子层不需要关心数据是如何在物理介质上进行传输的。

PMA（Physical Medium Attachment，物理介质附加层）是物理层的一个子层，它位于PCS（Physical Coding Sublayer，物理编码子层）和PMD（Physical Medium Dependent，物理介质相关子层）之间。PMA层的主要功能包括：
 数据串行化和解串行化：PMA层负责将PCS层传来的并行数据转换为串行数据流，通过PMD层发送到物理介质上；同时，它也负责将从PMD层接收到的串行数据流恢复为并行数据，传递给PCS层。
 时钟信号的生成和恢复：PMA层需要生成发送数据时所需的时钟信号，并且在接收数据时，从接收到的串行数据中恢复出时钟信号。
 信号完整性处理：PMA层还负责确保数据在物理层内部的高效传输，包括数据的串并转换和信号完整性处理。
 预加重和失调消除：在发送方向，PMA层可能会使用预加重技术来提升信号的高频分量，以减少传输过程中的高频损耗。在接收方向，可能会使用失调消除技术来进行降噪。
 支持低速光模块：对于低速光模块，PMA层的功能可能非常简单，主要是透传电信号，不实现额外的功能，如环路测试或测试模式生成和检测等。
PCS层位于数据链路层的MAC子层和PMA层之间，它负责将MAC层的功能映射到物理层的信号系统上。PCS层的主要功能包括：
 数据编码和解码：PCS层使用特定的编码方案（如8B/10B编码）来转换数据，以便于在物理介质上传输，并在接收端进行解码。
 错误检测和校正：PCS层可能会添加额外的冗余信息（如CRC校验码）来检测和校正在传输过程中可能发生的错误。
 信号映射：PCS层负责将逻辑上的数据流映射为物理层面上的数字信号，以适应物理介质的特性。
 速率匹配和时钟修正：PCS层通过使用弹性缓冲等技术来处理发送和接收数据时的速率匹配问题，以及时钟信号的修正。
 支持高速数据传输：在高速以太网应用中，PCS层可能会集成更复杂的编码机制，如64B/66B编码，以及前向纠错（FEC）技术，以提高数据传输的可靠性。
PMA和PCS层共同工作，确保数据能够在物理介质上高效、可靠地传输。PMA层更接近物理介质，处理与介质相关的信号传输问题，而PCS层则更关注数据的编码和解码，以及与MAC层的接口。】

SGMII 接口的自协商功能允许它在不同速率下工作，这是通过PCS层和PHY层之间的参数传递来实现的。SGMII 的自协商与1G以太网（802.3z）的自协商功能类似，但发送的内容格式与802.3z协议中定义的参数格式不同。
总的来说，HSGMII 和 SGMII 都是为了提供高速、高效的网络连接而设计的接口标准，它们在现代网络设备中的应用越来越广泛。

3 Block Diagram