Tri Mode Ethernet MAC IP核详解

本文对 Vivado 的三速 MAC IP 核（Tri Mode Ethernet MAC，TEMAC）进行介绍。

在自行实现三速以太网 MAC 控制器时，GMII/RGMII 接口可以通过 IDDR、ODDR 原语实现，然而实际使用中自己实现的模块性能不是很稳定（主要是时序约束问题），导致在不同板子上、不同编译版本的固件中，经常出现数据错乱的问题，这就不免需要重新修改设计，很是麻烦，因此尝试使用官方提供的 TEMAC IP 核，以期解决这一问题。

TEMAC 简介

TEMAC 支持 10M、100M、1000M、2.5G 等多种速度，支持 RGMII、GMII、MII、SGMII、internal 等多种 PHY 接口。下图展示了 TEMAC 的功能框图

其中 Transmit Engine 从 AXI-Stream TX 接口接收数据，并添加前导码 Preamble、帧起始界定符 SFD、帧校验序列 FSC 等，并在必要时（长度小于最小 MAC 帧长度）填充数据，因此在使用 TEMAC 时，MAC 帧的这几个部分就不需要我们自己添加了（不过其他的 MAC 帧部分，如目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度、MAC数据段等部分，还是要用户按字节流给入 TEMAC 的）。流量控制模块 Flow Control 可发送和接收可编程的暂停帧。

用户使用三个 AXI4 接口进行数据收发以及 MAC 控制器/ PHY 芯片配置，其中数据发送和接收使用 AXI4_Stream 接口，而配置接口使用 AXI4-Lite 接口，实现对 MAC 的配置和 MDIO 接口的读写。

可选的帧过滤器 Frame Filter 用于过滤与一组可配置过滤器匹配的帧，一般用于过滤掉目的 MAC 地址与本设备不一致的帧，TEMAC 默认开启帧过滤器。

统计计数器 Statistics Counters 用于记录 TX 和 RX 的帧数量，达到最大值后回绕，可配置为 32 或 64 位宽。

常用用户接口介绍

• Transmitter Interface

  • CLK & RESET & ENABLE
    • tx_mac_aclk，output ，TX Interface 接口的工作时钟，由 TEMAC 给出 ，（当物理接口为RGMII接口时，在三速下 tx_mac_aclk 均为 125M，不受 Speed Configuration 配置影响）；
    • tx_reset，output，复位信号；
    • tx_enable，output，发送使能，1000M下恒为高，100M下占空比 1/10 （因为 tx_mac_aclk 恒为 125M）。
  • AXI4-Stream TX Interface
    • tx_axis_mac_tdata[7:0]，input，要传输的帧数据；
    • tx_axis_mac_tvalid，input，数据有效信号；
    • tx_axis_mac_tready，output，握手信号，当数据被正确接收时，该信号被断言 （注意到而非指示 TEMAC TX 空闲，这与一般的 ready 握手信号工作原理不同，因此不能用于判断是否可以传递数据，而是判断数据是否被正确传输了，从而决定是重传本字节还是继续传输下一字节）；
    • tx_axis_mac_tlast，input，帧结束信号；
    • tx_axis_mac_tuser，input，端口控制信号，指示发生一个错误；当在传输期间断言该信号时，则 MAC 会插入一个错误代码以损坏当前帧，中止传输并回到空闲状态。
  • TX Sideband Signal Pins
    • tx_ifg_delay[7:0]，input，帧间隙 IFG 配置端口，在启用帧间隙调整功能时，帧发送开始时发送器会读取该端口以确定 IFG；
    • tx_collision，output，碰撞标志，全双工模式下恒输出 0（全双工时，实际生成 IP 时该接口不生成）；
    • tx_retransmit，output，重传标志，当与 tx_collision 同时被断言时，该 MAC 帧应当被重新提交以重传，全双工模式下恒输出 0（全双工时，实际生成 IP 时该接口不生成）；
    • tx_statisitics_vector[31:0]，output，发送帧统计向量；
    • tx_statistics_valid，output，统计向量有效标志。

• Receiver Interface

  • CLK & RESET & ENABLE
    • rx_mac_aclk，output ，RX Interface 接口的工作时钟，由 TEMAC 给出，125M/25M/2.5MHz，受 TEMAC 接收器工作速度影响（Speed Configuration 寄存器）；
    • rx_reset，output，复位信号；
    • rx_enable，output，接收使能，1000M下恒为高，100M 和 10M 下只有一半时间为高。
  • AXI4-Stream RX Interface
    • rx_axis_mac_tdata[7:0]，output，接收到的帧数据；
    • rx_axis_mac_tvalid，output，数据有效信号；
    • rx_axis_mac_tlast，output，帧结束信号；
    • rx_axis_mac_tuser，output，控制信号，在帧接收结束时断言，以表明该帧有一个错误；
    • rx_axis_filter_tuser[x:0]，output，帧过滤器输出。
  • RX Sideband Signal Pins
    • rx_statistics_vector[27:0]，output，接收帧统计向量；
    • rx_statistics_valid，output，统计向量有效标志。

• RGMII/GMII/MII Interafce

根据 PHY 芯片的接口形式，在生成 IP 时进行选择，介绍略。

• MDIO Interface

  PHY 芯片 MDIO 接口，介绍略。

• 流量控制接口 Flow Control Interface

  • pause_req，input，时钟域 tx_mac_aclk，暂停请求，MAC 在当前数据包完成时发送一个暂停帧；
  • pause_val[15:0]，input，暂停值，该值被插入到暂停帧的相应字段。

• 速度指示接口 Speed Indication

  • speedis100，output，断言运行在 100M；

  • speedis10100，output，断言运行在 10M/100M；

这两个速度指示端口由 MAC Speed Configuration register 的 Bits[13:12] 驱动。若 {speedis100, speedis10100} = 2'b10，表示 TEMAC 运行在 100M，若为 2'b01，表示运行在 10M，若为 2'b00，表示运行在 1000M（注意，TEMAC 不会自动切换工作连接速度）。

• Optional RGMII Interface Signal Pinout

  • inband_link_status，output，断言 RGMII 连接状态；

  • inband_clock_speed，output，断言 RGMII 连接速度；

  • inband_duplex_status，output，断言 RGMII 全双工状态。

    实测表明，这三个信号可以实时指示实际连接的 PHY 网口状态 ，可根据这三个信号配置 MAC IP 的 MAC Speed Configuration register 寄存器，以实现三速以太网。

• AXI4-Lite Interface （配置端口 Management Interface）

  • 写地址通道 AWC
    • s_axi_awaddr[11:0]，input，写地址；
    • s_axi_awvalid，input，写地址有效信号；
    • s_axi_awready，output，写地址握手信号；
  • 写数据通道 DWC
    • s_axi_wdata[31:0]，input，写数据；
    • s_axi_wvalid，input，写数据有效信号；
    • s_axi_wready，output，写数据握手信号；
  • 写回复通道 RC
    • s_axi_bresp[1:0]，output，写回复；
  • s_axi_bvalid，output，写回复有效信号；
    • s_axi_bready，input，写回复握手信号；
  • 读地址通道 ARC
    • s_axi_araddr[11:0]，input，读地址；
    • s_axi_arvalid，input，读地址有效信号；
    • s_axi_arready，output，读地址握手信号；
  • 读数据通道 DRC
    • s_axi_rdata[31:0]，output，读数据；
    • s_axi_rvalid，output，读数据/回复有效信号；
    • s_axi_rready，input，读数据/回复握手信号；
    • s_axi_rresp[1:0]，output，读回复。

• Clocks

  • s_axi_aclk，input，AXI4-Lite Interface 的工作时钟；

  • refclk，input，idelayctrl 的时钟，200M - 300M；

  • gtx_clk，input，全局 125MHz 时钟，2.5G 以太网时为 312.5MHz 时钟；

  • gtx_clk90，input，与 gtx_clk 相差 9 0 ∘ 90^\circ 90∘ 的时钟；

  • rx_mac_aclk，output，物理接口 RX 时钟，312.5 MHz at 2.5 Gb/s，125 MHz at 1 Gb/s，25 MHz at 100 Mb/s，and 2.5 MHz at 10 Mb/s；

  • tx_mac_aclk，output，物理接口 TX 时钟，312.5 MHz at 2.5 Gb/s，125 MHz at 1 Gb/s，25 MHz at 100 Mb/s，and 2.5 MHz at 10 Mb/s。

  • gtx_clk_out，output，全局 125MHz 时钟，2.5G 以太网时为 312.5MHz 时钟；

  • gtx_clk90_out，output，与 gtx_clk_out 相差 9 0 ∘ 90^\circ 90∘ 的时钟；

    当为 A7 或 K7 系列芯片且接口为 RGMII 时，在 Shared Logic 配置下，可选择 IDELAYCTRL 包含在 Core 内部还是由外部给入；当共享逻辑由核心内部生成时，相比外部给入，额外多出 refclk、gtx_clk_out、gtx_clk90_out 三个时钟，而减少了 gtx_clk90 这个时钟，gtx_clk_out 和 gtx_clk90_out 可以被其他的 TEMAC 核心实例使用。

• 复位信号

  • s_axi_resetn，input，AXI4-Lite 接口复位，s_axi_aclk 时钟域；

  • glbl_rstn，input，全局异步复位信号，gtx_clk 时钟域；

  • rx_axi_rstn，input，RX 时钟域复位信号，s_axi_aclk 时钟域；

  • tx_axi_rstn，input，TX 时钟域复位信号，s_axi_aclk 时钟域；

  • tx_reset，output，Active High，以太网 MAC 核心发出的 TX 软复位，tx_mac_aclk 时钟域；

  • rx_reset，output，Active High，以太网 MAC 核心发出的 RX 软复位，rx_mac_aclk 时钟域。

• Interrupt Signals
  • mac_irq，output，s_axi_aclk 时钟域，中断控制器的中断输出，目前唯一的中断源是 MDIO。

核心寄存器

通过 AXI4-Lite 可以配置核心寄存器，从而配置核心参数，实现流量控制等功能，每个寄存器占据 4 Bytes，因此寄存器地址均为 4 的倍数。以下列出几个常用的核心寄存器：

• 统计向量寄存器

  一组统计接收和发送帧数量的寄存器，寄存器地址 0x200 到 0x364，详见数据手册；

• MAC 配置寄存器

  • Receiver Configuration Word 0，寄存器地址 0x400，本地 MAC 地址 的 [31:0]（源地址的 [47:32] 存放在 Receiver Configuration Word 1 寄存器） ，用于和传入的流量控制帧（暂停帧）进行匹配，MAC 地址按小端存放，即如果 MAC 地址为 AB-CD-EF-GH-MN-PQ，则寄存器 [47:0] 中应存入 PQ MN GH EF CD AB；应注意到该寄存器的 MAC 地址不用于对接收帧的过滤，接收过滤器应当在 Unicast Address Word 寄存器进行设置；
  • Receiver Configuration Word 1，寄存器地址 0x404，该寄存器的 bits15-0 存放了本地 MAC 源地址的 [47:32] ，bit 31 为接收器 Reset，bit30 为接收器巨型帧接收使能，bit29 为带内 FSC 使能，bit28 为接收器使能，bit27 为 VLAN 接收使能，bit26 为半双工使能（0 全双工，1 半双工），bit25 为长度/类型错误校验失能（为 1 时不执行错误检查），bit24 为控制帧长度错误校验失能（为 1 时不执行错误检查）；
  • Transmitter Configuration，寄存器地址 0x408，bit31 为发送器 Reset，bit30 为巨型帧发送使能，bit29 为带内 FSC 使能，bit27 为 VLAN 发送使能，bit26 为半双工使能（0 全双工，1 半双工），bit25 为帧间隙调整使能 （若为 0，根据 IEEE 标准，发送机发出至少 12 长度的 IFG；若为 1，则在帧传输开始时读取端口 tx_ifg_delay 上的值，并根据帧相应地调整帧间间隙；注意，对于 TEMAC，在支持半双工时，默认 IFG=96，动态 IFG 时取 tx_ifg_delay 与 64 中的较大者，在仅支持全双工时，默认 IFG=96，动态 IFG 时取 tx_ifg_delay 和 32 中的较大者）；
  • Flow Control Configuration，寄存器地址 0x40C，bit30 为暂停帧发送使能（为 0 时 pause_req 信号无作用），bit29 为暂停帧接收使能（为 0 时忽略接收到的暂停帧）；
  • Speed Configuration，寄存器地址 0x410，bit31:30 为 MAC 速度配置，00 = 1Mbits/s，01 = 100Mbits/s，10 = 1Gbits/s，注意该寄存器的值不受 reset 影响 ；读取 MDIO 获取当前连接速度（或根据 RGMII inband 信号获取当前连接状态），随后修改该寄存器，以适应网络通信速度 （TEMAC 核不会自动根据 rxc 速度切换速度模式）；
  • RX Max Frame Configuration，寄存器地址 0x414，用于指定接收帧的最大帧长，bit16 为功能使能，bit14:0 为帧长设置；
  • TX Max Frame Configuration，寄存器地址 0x418，用于指定发送帧的最大帧长，bit16 为功能使能，bit14:0 为帧长设置；
  • Ability Register，寄存器地址 0x4FC，RO，可获取诸如统计向量、连接速度等的使能情况；

• MDIO 相关寄存器

  • MDIO Setup，寄存器地址 0x500，bit6 为 MDIO Enable（只有当时钟分频值非 0 且本位为 1 时，MDIO 才可用 ），bit5:0 为时钟分频数 CLKDIV[5:0]（默认为 0 ），MDC 的时钟频率计算公式如下
    KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '' at position 32: ...\frac{f\text{s_̲axi_clk}}{2\tim...

    为防止 MDC 频率超出协议规范，MDC 应分频到小于 2.5MHz（考虑到这一点，s_axi_clk 不应取太高；实际上，s_axi_clk 除本处用于分频产生 MDC 外，仅用于配置端口 AXI4-Lite Interface，所以也不需要取太高的频率）；注意到 CLKDIV 寄存器默认值为 0，因此必须首先配置该寄存器，才可以使用 MDIO 接口；

  • MDIO Control Word，寄存器地址 0x504，bit28:24 为 PHYADDR，bit20:16 为 REGADDR，bit15:14 为 OP（该字段决定启动 MDIO 时的访问类型，01:写，10:读），bit11 为 MDIO 启动（WO，写入 1 时将启动一次 MDIO 传输），bit7 为 MDIO ready（RO，为 1 时表示 MDIO 已启动并准备进行新的传输，也用于标识先前的任务是否完成，如读取数据是否有效）；

  • MDIO Write Data，寄存器地址 0x508，bit15:0 为写入数据；

  • MDIO Read Data，寄存器地址 0x50C，RO，bit16 为 MDIO Ready（为 MDIO Control Word bit7 的复制），bit15:0 为读取数据；

    在使用配置接口进行 MDIO 读写时，写入流程 如下：首先将待写入数据写到 MDIO Write Data 寄存器，随后对 MDIO Control Word 寄存器进行配置，设置好 PHYADDR 和 REGADDR，设置 OP 为 01，并置位 bit11 以启动 MDIO 写入事务，这将导致 MDIO ready 位被断言，并保持到写入事务结束；读取流程如下：设置 MDIO Control Word 寄存器，设置好 PHYADDR 和 REGADDR，设置 OP 为 10，并置位 bit11 以启动 MDIO 读取事务，这将导致 MDIO ready 位被断言，并保持到读取事务结束，当 MDIO ready 被重新断言时，可以从 MDIO Read Data 寄存器读取数据。

• 帧过滤器相关寄存器

  • Unicast Address Word 0，寄存器地址 0x700，单播地址寄存器，[31:0] 存储单播 MAC 地址的 [31:0] 位，用于和传入的 MAC 帧进行匹配，一般而言，该 MAC 地址应和本地 MAC 地址相同（即与 Receiver Configuration Word 寄存器中的相同）；

  • Unicast Address Word 1，寄存器地址 0x704，[15:0] 存储单播 MAC 地址的 [47:32]；

  • Frame Filter Control，寄存器地址 0x708，bit31 为混杂模式使能 （为 1 时所有 MAC 帧都将被传输给接收器，而不管目的地址是什么，默认为 1 ），bit3:0 为 Filter Index （指定当前访问的帧过滤器，支持 16 个不同的帧过滤器）；

  • Frame Filter Enable，寄存器地址 0x70C，bit0 为帧过滤器使能，默认为 1，单独作用于每一个帧过滤器；

  • Frame Filter Value，寄存器地址 0x710、0x714、...、0x74C，分别对应 Bytes 3-0、Bytes 7-4、...、Bytes 63-60，默认 bit[47:0] 为 1（这个地址其实就是 MAC 广播地址，不过实际不起作用，因为过滤器默认接收所有广播帧），其他 bits 均为 0，可配置这些寄存器以额外接收其他的单播或多播地址；

  • Frame Filter Mask Value，寄存器地址 0x750、0x754、...、0x78C，分别对应 Bytes 3-0、Bytes 7-4、...、Bytes 63-60，默认 bit[47:0] 为 1，其他 bits 均为 0，该寄存器的每一位为对应相应帧过滤器位的掩码，位为 1 时将比对接收帧与帧过滤器的对应位，若不同，该帧将无法通过过滤器；

    每个帧过滤器包含 64Bytes（512bits），可用于适配任何前 64Bytes 与过滤器匹配的 MAC 帧（因此除了匹配 MAC 地址，帧过滤器还可以匹配不同协议类型甚至自定义的数据模式）。可以指定最多 16 个帧过滤器（可通过 Frame Filter Control 修改当前访问的帧过滤器以及它的使能状态，随后对 Frame Filter Value 和 Frame Filter Mask Value 寄存器进行配置，从而获得多个不同的帧过滤器）。

    当混杂模式位为 1 时，所有完好的帧都被标记为 Good，当混杂模式被关闭时，只有通过了帧过滤器的完好的帧才被标记为 Good。Xilinx 建议在设置帧过滤器前，先禁用帧过滤器，以免接收到意外的帧。

    rx_axis_filter_tuser 端口报告了当前帧为与过滤器的匹配情况（视为 "坏帧指示器 "），当接收帧与过滤器匹配时 ，该信号将在 tlast 时被断言，表示该帧应当被丢弃 。每额外生成一个帧过滤器，rx_axis_filter_tuser 将多生成 1 位，例如选择了 4 个帧过滤器时，将生成 5bit 位宽的 rx_axis_filter_tuser 信号，每个额外的位（高位）都是前一位的 else 情况。

    （手册里关于帧过滤器 rx_axis_filter_tuser 的多处表述相互矛盾，须实际测试确定其真实的工作方式）

TEMAC IP 例化设置

一个常见的 TEMAC 接口例化：

tri_mode_ethernet_mac_0 tri_mode_ethernet_mac_inst(
	.s_axi_aclk				(s_axi_aclk),					// input wire s_axi_aclk
	.s_axi_resetn			(s_axi_resetn),					// input wire s_axi_resetn
	
	.gtx_clk				(gtx_clk),						// input wire gtx_clk
	.gtx_clk90				(gtx_clk90),					// input wire gtx_clk90
	.glbl_rstn				(glbl_rstn),					// input wire glbl_rstn
	
	.rx_axi_rstn			(rx_axi_rstn),					// input wire rx_axi_rstn
	.tx_axi_rstn			(tx_axi_rstn),					// input wire tx_axi_rstn
	
	.rx_statistics_vector	(rx_statistics_vector),			// output wire [27 : 0] rx_statistics_vector
	.rx_statistics_valid	(rx_statistics_valid),			// output wire rx_statistics_valid
	
	.rx_mac_aclk			(rx_mac_aclk),					// output wire rx_mac_aclk
	.rx_reset				(rx_reset),						// output wire rx_reset
	.rx_enable				(rx_enable),					// output wire rx_enable
	
	.rx_axis_filter_tuser	(rx_axis_filter_tuser),			// output wire [4 : 0] rx_axis_filter_tuser
	.rx_axis_mac_tdata		(rx_axis_mac_tdata),			// output wire [7 : 0] rx_axis_mac_tdata
	.rx_axis_mac_tvalid		(rx_axis_mac_tvalid),			// output wire rx_axis_mac_tvalid
	.rx_axis_mac_tlast		(rx_axis_mac_tlast),			// output wire rx_axis_mac_tlast
	.rx_axis_mac_tuser		(rx_axis_mac_tuser),			// output wire rx_axis_mac_tuser
	
	.tx_ifg_delay			(tx_ifg_delay),					// input wire [7 : 0] tx_ifg_delay
	.tx_statistics_vector	(tx_statistics_vector),			// output wire [31 : 0] tx_statistics_vector
	.tx_statistics_valid	(tx_statistics_valid),			// output wire tx_statistics_valid
	
	.tx_mac_aclk			(tx_mac_aclk),					// output wire tx_mac_aclk
	.tx_reset				(tx_reset),						// output wire tx_reset
	.tx_enable				(tx_enable),					// output wire tx_enable
	
	.tx_axis_mac_tdata		(tx_axis_mac_tdata),			// input wire [7 : 0] tx_axis_mac_tdata
	.tx_axis_mac_tvalid		(tx_axis_mac_tvalid),			// input wire tx_axis_mac_tvalid
	.tx_axis_mac_tlast		(tx_axis_mac_tlast),			// input wire tx_axis_mac_tlast
	.tx_axis_mac_tuser		(tx_axis_mac_tuser),			// input wire [0 : 0] tx_axis_mac_tuser
	.tx_axis_mac_tready		(tx_axis_mac_tready),			// output wire tx_axis_mac_tready
	
	.pause_req				(pause_req),					// input wire pause_req
	.pause_val				(pause_val),					// input wire [15 : 0] pause_val
	
	.speedis100				(speedis100),					// output wire speedis100
	.speedis10100			(speedis10100),					// output wire speedis10100
	
	.rgmii_txd				(rgmii_txd),					// output wire [3 : 0] rgmii_txd
	.rgmii_tx_ctl			(rgmii_tx_ctl),					// output wire rgmii_tx_ctl
	.rgmii_txc				(rgmii_txc),					// output wire rgmii_txc
	
	.rgmii_rxd				(rgmii_rxd),					// input wire [3 : 0] rgmii_rxd
	.rgmii_rx_ctl			(rgmii_rx_ctl),					// input wire rgmii_rx_ctl
	.rgmii_rxc				(rgmii_rxc),					// input wire rgmii_rxc
	
	.inband_link_status		(inband_link_status),			// output wire inband_link_status
	.inband_clock_speed		(inband_clock_speed),			// output wire [1 : 0] inband_clock_speed
	.inband_duplex_status	(inband_duplex_status),			// output wire inband_duplex_status
	
	.mdio					(mdio),							// inout wire mdio
	.mdc					(mdc),							// output wire mdc
	
	.s_axi_awaddr			(s_axi_awaddr),					// input wire [11 : 0] s_axi_awaddr
	.s_axi_awvalid			(s_axi_awvalid),				// input wire s_axi_awvalid
	.s_axi_awready			(s_axi_awready),				// output wire s_axi_awready
	
	.s_axi_wdata			(s_axi_wdata),					// input wire [31 : 0] s_axi_wdata
	.s_axi_wvalid			(s_axi_wvalid),					// input wire s_axi_wvalid
	.s_axi_wready			(s_axi_wready),					// output wire s_axi_wready
	
	.s_axi_bresp			(s_axi_bresp),					// output wire [1 : 0] s_axi_bresp
	.s_axi_bvalid			(s_axi_bvalid),					// output wire s_axi_bvalid
	.s_axi_bready			(s_axi_bready),					// input wire s_axi_bready
	
	.s_axi_araddr			(s_axi_araddr),					// input wire [11 : 0] s_axi_araddr
	.s_axi_arvalid			(s_axi_arvalid),				// input wire s_axi_arvalid
	.s_axi_arready			(s_axi_arready),				// output wire s_axi_arready
	
	.s_axi_rdata			(s_axi_rdata),					// output wire [31 : 0] s_axi_rdata
	.s_axi_rresp			(s_axi_rresp),					// output wire [1 : 0] s_axi_rresp
	.s_axi_rvalid			(s_axi_rvalid),					// output wire s_axi_rvalid
	.s_axi_rready			(s_axi_rready),					// input wire s_axi_rready
	
	.mac_irq				(mac_irq)						// output wire mac_irq
);

该 IP 的配置如下：

该页配置 TEMAC 的工作速度，配置为 1G 时，后面可以继续选择对 10M/100M 的支持，而选择 2.5G 时则仅支持这一个速度。我们芯片是千兆以太网芯片，因此选择 1G。

PHY 接口按 PHY 芯片接口形式选择，我的千兆以太网芯片是 RGMII 接口的；MAC Speed 选择 Tri Speed 以支持 10M/100M/1000M 三速以太网；Management Type 选择 AXI4-Lite 接口形式，并配置合理的 AXI4-Lite 时钟（如前所说，该时钟不应取太高，以避免超过 MDC 频率限制，因此这里配置为 10M），以及可选择是否启用 MDIO 接口。

第三页是配置共享逻辑是否包含在核心内，这里我们保持默认，由外部给入 gtx_clk 和 gtx_clk90。

最后一页，默认不勾选 Half Duplex，即是全双工模式；可选择是否启用帧过滤器以及配置过滤器的数目，这里我们保持默认，生成 4 个过滤器；统计向量可选 32bit 或 64bit，如果不需要帧计数器，可以不勾选生成统计向量计数器。

TEMAC 需要许可证才能生成比特流文件，否则只能进行仿真测试。许可证可以到 AMD 官网免费申请（限时许可证）。

TEMAC 配置及环回测试

收发时序

接收器时序如下：

1000M 速度下，rx_mac_aclk 为 125MHz，tvalid 在每个有效数据周期为高；100M 和 10M 速度下，rx_mac_aclk 为 25MHz/2.5MHz，tvalid 在每个有效数据周期只有一半为高（这是由于此时每个 clk 仅传输 4bit，因此单个 8bit 数据需要 2 个 clk 才能完成传输）；

对于 tlast 信号，由于需要进行 FSC 校验，因此实际上 tlast 以及其对应的 tvalid 会延迟几个周期才出现，如上图所示。当帧发生错误时，tuser 将在 tlast 同一周期被断言，以指示该帧应被丢弃。

发射器时序如下：

在 1000M 下，RGMII/GMII/MII 三种接口下，其时序均如上图 Fig 3-22 所示，tx_mac_aclk 为 125M，注意 tready 在对前两个数据做出回应后，会进入一段持续数个周期的非应答状态；在 MII/GMII 接口下，100M、10M 速度下，tx_mac_aclk 分别为 25M、2.5M，因此每个数据占据 2 个时钟周期，tready 相应地也只有一半时间为高；而对于 RGMII 接口，25M/2.5M 速度下，tx_mac_aclk 保持 125M ，相应的数据时钟周期分别为 10、100，tready 因此每 10、100 个 clk 才给出一次，但对于最开始的两个数据，会连续发出两个 tready，随后进入持续数个周期的非应答状态。

代码实现

这篇文档比较长了，如何配置 TEMAC 以及进行自动协商三速环回测试（Verilog 实现），就放到下一篇博客进行介绍。

---

• 参考文献

pg051_vivado_tri_mode_eth_mac.pdf