pma通信协议.docx
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pma通信协议
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pma,通信协议
篇一：
以太网标准和物理层及数据链路层专题
以太网标准和物理层、数据链路层专题
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以太网标准........................................................................................................................5
1.1以太网标准................................................................................................................51.2ieee标准..................................................................................................................51.3物理层.......................................................................................................................8
1.3.1以太网接口类型.................................................................................................81.3.2电口.................................................................................................................81.3.3光口...............................................................................................................111.4Fe自协商................................................................................................................12
1.4.1自协商技术的功能规范..................（pma,通信协议）...................................................................131.4.2自协商技术中的信息编码.................................................................................141.4.3自协商功能的寄存器控制.................................................................................161.4.4ge自协商......................................................................................................181.5物理层芯片和mac层芯片接口简介...........................................................................19
1.5.1mii.................................................................................................................191.5.2mdio管理寄存器............................................................................................201.5.3Rmii...............................................................................................................20
1.5.4smii...............................................................................................................211.5.5ss－smii.......................................................................................................211.5.6gmii...............................................................................................................221.5.7tbi.................................................................................................................22
2以太网数据链路层...........................................................................................................23
2.1以太网的帧格式........................................................................................................232.2以太网的mac地址..................................................................................................252.3csma/cd算法........................................................................................................26
2.3.1csma/cd发送过程.........................................................................................272.3.2csma/cd如何接收.........................................................................................282.4半双工以太网的限制.................................................................................................312.5以太网流量控制........................................................................................................34
2.5.1反压（backpressure）....................................................................................342.5.2pause流控..................................................................................................34
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关键词：
以太网物理层数据链路局域网城域网协议标准祯结构
摘要：
本文详细地阐述了以太网的标准，以太网在各个传输层面的具体结构和工作方式以及控制方式。
缩略语清单：
无。
参考资料清单
无。
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以太网标准和物理层、数据链路层专题
1以太网标准
1.1以太网标准
局域网（lan）技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。
城市区域网（man）是基于10－100km的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。
但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。
1.2ieee标准
ieee是电气和电子工程师协会（instituteofelectricalandelectronicsengineers）的简称，ieee组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。
ieee于1980年2月成立了ieee802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。
ieee802委员会由6个分委员会组成，其编号分别为802.1至802.6，其标准分别称为标准802.1至标准802.6，目前它已增加到12个委员会，这些分委员会的职能如下：
802.1--高层及其交互工作。
提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。
802.2--连接链路控制llc，提供osi数据链路层的高子层功能，提供lan、mac子层与高层协议间的一致接口。
802.3--以太网规范，定义csma/cd标准的媒体访问控制（mac）子层和物理层规范。
802.4--令牌总线网。
定义令牌传递总线的媒体访问控制（mac）子层和物理层规范。
802.5--令牌环线网，定义令牌传递环的媒体访问控制（mac）子层和物理层规范。
802.6--城域网man，定义城域网（man）的媒体访问控制（mac）子层和物理层规范（dqdb分布队列双总线）。
802.7--宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议和咨询。
802.8--光纤技术咨询组，为其他分委员会提供使用有关光纤网络技术的建议和咨询。
篇二：
can总线协议
can总线协议编辑
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目录
1概述编辑
can总线发展
控制器局域网can（controllerareanetwork）属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。
是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。
由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。
而且能够检测出产生的任何错误。
当信号传输距离达到10km时，can仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。
由于can总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1mbps的高速网络到低成本多线路的50kbps网络都可以任意搭配。
因此，can己经在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。
随着can总线在各个行业和领域的广泛应用，对其的通信格式标准化也提出了更严格的要求。
1991年can总线技术规范（Version2.0）制定并发布。
该技术规范共包括a和b两个部分。
其中2.0a给出了can报文标准格式，而2.0b给出了标准的和扩展的两种格式。
美国的汽车工程学会sae在2000年提出了j1939协议，此后该协议成为了货车和客车中控制器局域网的通用标准。
相关组织
依据国际标准化组织/开放系统互连（internationalstandardi-zation
organization/opensysteminterconnection，iso/osi）参考模型，can的iso/osi参考模型的层结构。
概念和特征
下面对can协议的媒体访问控制子层的一些概念和特征做如下说明：
（1）报文（message）总线上的数据以不同报文格式发送，但长度受到限制。
当总线空闲时，任何一个网络上的节点都可以发送报文。
（2）信息路由（informationRouting）在can中，节点不使用任何关于系统配置的报文，比如站地址，由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。
因此系统扩展时，不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变，可以直接在can中增加节点。
（3）标识符（identifier）要传送的报文有特征标识符（是数据帧和远程帧的一个域），它给出的不是目标节点地址，而是这个报文本身的特征。
信息以广播方式在网络上发送，所有节点都可以接收到。
节点通过标识符判定是否接收这帧信息。
（4）数据一致性应确保报文在can里同时被所有节点接收或同时不接收，这是配合错误处理和再同步功能实现的。
（5）位传输速率不同的can系统速度不同，但在一个给定的系统里，位传输速率是唯一的，并且是固定的。
（6）优先权由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。
标识符越小，优先权越高。
（7）远程数据请求（RemotedataRequest）通过发送远程帧，需要数据的节点请求另一节点发送相应的数据。
回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名。
（8）仲裁（arbitration）只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文。
如果有两个或两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。
通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。
仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。
当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。
在仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。
如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。
（9）总线状态总线有“显性”和“隐性”两个状态，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。
“显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态，所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。
can总线采用二进制不归零（nRz）编码方式，所以总线上不是“0”，就是“1”。
但是can协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式。
（10）故障界定（confinement）can节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。
故障节点会被关闭。
（11）应答接收节点对正确接收的报文给出应答，对不一致报文进行标记。
（12）can通讯距离最大是10公里（设速率为5kbps）,或最大通信速率为1mbps（设通信距离为40米）。
（13）can总线上的节点数可达110个。
通信介质可在双绞线，同轴电缆，光纤中选择。
（14）报文是短帧结构，短的传送时间使其受干扰概率低，can有很好的校验机制，这些都保证了can通信的可靠性。
2协议内容编辑
can总线的物理层是将ecu连接至总线的驱动电路。
ecu的总数将受限于总线上的电气负荷。
物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码/解码、位定时和同步的实施标准。
总线竞争的原则
boschcan基本上没有对物理层进行定义，但基于can的iso标准对物理层进行了定义。
设计一个can系统时，物理层具有很大的选择余地，但必须保证can协议中媒体访问层非破坏性位仲裁的要求，即出现总线竞争时，具有较高优先权的报文获取总线竞争的原则，所以要求物理层必须支持can总线中隐性位和显性位的状态特征。
在没有发送显性位时，总线处于隐性状态，空闲时，总线处于隐性状态；当有一个或多个节点发送显性位，显性位覆盖隐性位，使总线处于显性状态。
在此基础上，物理层主要取决于传输速度的要求。
从物理结构上看，can节点的构成如图7-8所示。
在can中，物理层从结构上可分为三层：
分别是物理信号层（physicallayersignaling，pls）、物理介质附件（physicalmediaattachment，pma）层和介质从属接口（mediadependent：
inter-face，mdi）层。
其中pls连同数据链路层功能由can控制器完成，pma层功能由can收发器完成，mdi层定义了电缆和连接器的特性。
目前也有支持can的微处理器内部集成了can控制器和收发器电路，如mc68hc908gzl6。
pma和mdi两层有很多不同的国际或国家或行业标准，也可自行定义，比较流行的是isoll898定义的高速can发送/接收器标准。
节点数量
理论上，can总线上的节点数几乎不受限制，可达到2000个，实际上受电气特性的限制，最多只能接100多个节点。
can的数据链路层
can的数据链路层是其核心内容，其中逻辑链路控制（logicallinkcontrol，llc）完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制（mediumaccesscontrol，mac）子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串并转换等功能。
这些功能都是围绕信息帧传送过程展开的。
3报文传输编辑
报文类型
在can2．0b的版本协议中有两种不同的帧格式，不同之处为标识符域的长度不同，含有11位标识符的帧称之为标准帧，而含有29位标识符的帧称为扩展帧。
如can1．2版本协议所描述，两个版本的标准数据帧格式和远程帧格式分别是等效的，而扩展格式是can2．0b协议新增加的特性。
为使控制器设计相对简单，并不要求执行完全的扩展格式，对于新型控制器而言，必须不加任何限制的支持标准格式。
但无论是哪种帧格式，在报文传输时都有以下四种不同类型的帧：
帧类型
（1）数据帧（data）数据帧将数据从发送器传输到接收器。
（2）远程帧（Remote）总线单元发出远程帧，请求发送具有同一标识符的数据帧。
（3）错误帧（error）任何单元检测到总线错误就发出错误帧。
（4）过载帧（overload）过载帧用在相邻数据帧或远程帧之间提供附加的延时。
数据帧或远程帧与前一个帧之间都会有一个隔离域，即帧间间隔。
数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧两种格式。
4应用领域编辑
使用范围
can总线最初是德国bosch为汽车行业的监测，控制而设计的。
现已应用到铁路、交通、国防、工程、工业机械、纺织、农用机械、数控、医疗器械机器人、楼宇、安防等方面。
发展趋势
目前大多数can控制器只做到链路层，然而随着can的发展和应用，应用层的硬件设计也成为硬件厂商的考虑范畴。
哈佛结构编辑
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哈佛结构是一种存储器结构。
使用哈佛结构的处理器有：
aVR、
aRm9、aRm10、aRm11等。
目录
2相关编辑
哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。
其程序指令和数据指令分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令。
哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构，目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。
例如最常见的卷积运算中，一条指令同时取两个操作数，在流水线处理时，同时还有一个取指操作，如果程序和数据通过同一条总线访问，取指和取数必会产生冲突，而这对大运算量的循环的执行效率是很不利的。
哈佛结构能基本上解决取指和取数的冲突问题。
而对另一个操作数的访问，就只能采用enhanced哈佛结构了，例如像ti那样,数据区再split，并多一组总线。
或向ad那样，采用指令cache，指令区可存放一部分数据。
3比较编辑哈佛结构与冯·诺依曼结构处理器相比，处理器有两个明显的特点：
使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独立的两条总线，分别作为cpu与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
改进的哈佛结构，其结构特点为：
使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理；具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储
模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与cpu
之间的数据传输；两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。
冯·诺依曼结构编辑
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冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构
，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。
程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同，如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。
目录
篇三：
serdes知识详解
serdes知识详解
一、serdes的作用
1.1并行总线接口
在serdes流行之前,芯片之间的互联通过系统同步或者源同步的并行接口传输数据,图
1.1演示了系统和源同步并行接口。
随着接口频率的提高，在系统同步接口方式中,有几个因素限制了有效数据窗口宽度的继续增加。
时钟到达两个芯片的传播延时不相等（clockskew）
并行数据各个bit的传播延时不相等（dataskew）
时钟的传播延时和数据的传播延时不一致（skewbetweendataandclock）
虽然可以通过在目的芯片（chip#2）内用pll补偿时钟延时差（clockskew），但是pVt变化时，时钟延时的变化量和数据延时的变化量是不一样的。
这又进一步恶化了数据窗口。
源同步接口方式中，发送侧tx把时钟伴随数据一起发送出去,限制了clockskew对有效数据窗口的危害。
通常在发送侧芯片内部，源同步接口把时钟信号和数据信号作一样的处理，
也就是让它和数据信号经过相同的路径，保持相同的延时。
这样pVt变化时，时钟和数据会朝着同一个方向增大或者减小相同的量,对skew最有利。
我们来做一些合理的典型假设，假设一个32bit数据的并行总线，
a）发送端的数据skew=50ps---很高的要求
b）pcb走线引入的skew=50ps---很高的要求
c）时钟的周期抖动jitter=+/-50ps---很高的要求
d）接收端触发器采样窗口=250ps---xilinxV7高端器件的io触发器
可以大致估计出并行接口的最高时钟=1/（50+50+100+250）=2.2ghz（ddR）或者1.1ghz（sdR）。
利用源同步接口，数据的有效窗口可以提高很多。
通常频率都在1ghz以下。
在实际应用中可以见到如spi4
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