硬件设计基础之闲聊千兆以太网
一、千兆以太网的介绍
常见的以太网有几种形式，10Mbps、100MHz、1000Mbps、10Gbps等，当然还有更高的，接触的少些，暂且不聊。
10Mbps、100Mbps，多见于单片机使用，比如STM32/GD32
1000Mbps、10Gbps，多见于FPGA使用，比如Altera的低端Cyclone系列、中端A系列、高端S系列；Xilinx的低端Spartan7系列、ZYNQ系列，中低端A7系列、中端K7系列、高端V系列。
当然CPU也会用到，常见笔记本使用的就是千兆以太网。
当然千兆以太网传输，也可以使用光口（不使用RJ45），目前技术也成熟，有专用的座子。
千兆以太网，顾名思义，就是传输的数据1000Mbps，每秒传输1000Mbit。
因为使用4组差分对传输，所以单组差分对的数据量=1000Mbit/4=250Mbit
二、千兆以太网的接口协议
千兆以太网信号通过RJ45座子与外部设备连接；
支持千兆以太网的协议有，RGMII协议、GMII协议、SGMII协议；
1）RGMII协议
RGMII协议，发送端，数据线有4根，时钟线有1根，接收端也是如此，具体使用引脚见下面的图片；
当向外发送数据，PHY芯片的输入连接到处理器，比如FPGA，输出端通过RJ45和外部设备连接；
如果传输1000Mbps，FPGA端，传输时钟在125MHz，在时钟的上升沿和下降沿均传输数据，传输数据量计算公式=125MHz*2边沿*4根线=1000Mbps。
2）GMII协议
GMII协议，发送端，数据线有8根，时钟线有1根，接收端也是如此，具体使用引脚见下面的图片；
当向外发送数据，PHY芯片的输入连接到处理器，比如FPGA，输出端通过RJ45和外部设备连接；
如果传输1000Mbps，FPGA端，传输时钟在250MHz，在时钟的上升沿和下降沿均传输数据，传输数据量计算公式=125MHz*8根线=1000Mbps。
3）SGMII协议
SGMII协议，发送端1个差分对，接收端1个差分对，时钟占用一个差分对，数据引脚可以接到FPGA的GPIO引脚（需要注意，同一个BANK，间隔放差分对，最好做Quartus软件仿真），也可以接到FPGA的高速BANK引脚，传输数据的速率1.25Gbps，具体使用引脚见下面的图片；
当向外发送数据，PHY芯片的输入连接到处理器，比如FPGA，输出端通过RJ45和外部设备连接；
如果传输1000Mbps，FPGA端，传输时钟在1.25Gbps，在时钟的上升沿和下降沿均传输数据，传输数据量计算公式=1.25Gbps*80%（8B/10B编码）=1000Mbps。
三、常用芯片介绍
支持千兆以太网的芯片，按照协议选型：
1）支持RGMII协议和GMII协议的芯片
RTL8211E-VB-CG、RTL8211E-G-VB-VL-CG、RTL8211F(D)(I)-CG88E1111、88E1512、DP83867IR、
2）支持RGMII协议的芯片
RTL8211F-CG、KSZ9031RNX、88E1518、
3）支持RGMII协议和SGMII协议的芯片
dp83867is、RTL8211FS-CG、88E1512、
4）支持RGMII协议和MII协议的芯片
88E1510
5）支持RGMII协议、GMII协议、PCIE的芯片
RTL8111C
6）支持QSGMII协议的芯片
88E1680
7）支持MII协议的芯片（十兆/百兆）
RTL8201CP、DM9000CEP