媒体无关接口：端口的电气侧

交换机 ASIC 或 NIC 控制器内部的以太网 MAC 与介质（铜缆、光纤、背板）之间，是一个标准化的电气接口。IEEE 把这一族接口称为媒体独立接口（MII）：只要对端使用约定的接口，MAC 就不关心它是铜缆 PHY、SFP 笼子还是 400G 模块。以太网每一代都增加了一种接口：10/100 用 MII 和 RMII，千兆用 GMII/RGMII/SGMII，10G 用 XGMII/XAUI/XFI/SFI，此后的所有速率用 AUI 家族（CAUI-4、400GAUI-8、800GAUI-8）。本节从光模块的角度讲解这些接口——到达笼子的是什么、铜缆 SFP 必须模拟什么，以及为什么处于"错误模式"的端口会拒绝一个完全正常的模块。

铜缆 PHY 端口、可插拔光模块和铜缆 SFP 的分层结构 MAC → xMII → PCS → PMA/AUI → PMD

为什么要分层

层	位置	到下一层的接口
MAC（成帧、地址）	交换机 ASIC、NIC 控制器、SoC	协调子层 → xMII
PCS（编码：8b/10b、64b/66b、FEC）	可插拔模块由 ASIC/控制器实现；铜缆由 PHY 芯片实现	PMA
PMA / SerDes	ASIC SerDes 或 PHY	通往模块或介质的 AUI 通道
PMD（激光器、铜缆驱动器）	光模块或 PHY 芯片	光纤 / 线缆

对于可插拔光模块，PCS 和 SerDes 留在主机侧；模块接收串行通道（SFI、CAUI-4、400GAUI-8）并转换为光信号。对于铜缆，PHY 芯片完成 PCS+PMA+PMD，并通过并行（RGMII）或串行（SGMII）接口与 MAC 通信。铜缆 SFP 把该 PHY 放在模块内部，因此笼子必须向它传送 SGMII 或 1000BASE-X（参见SGMII 与串行千兆）。

接口阶梯

接口	速率	形式	信号	传输距离	定义标准	典型场景
MII	10/100	4 位并行 @ 2.5/25 MHz	16–18	cm	IEEE 802.3 Cl. 22	旧式 MAC ↔ PHY
RMII	10/100	2 位 @ 50 MHz	7–9	cm	RMII Consortium	嵌入式 SoC ↔ PHY
SMII / SS-SMII	10/100	1 位 @ 125 MHz	每端口 2–3	cm	Cisco	多端口 PHY
GMII	1G（+10/100）	8 位 @ 125 MHz	24+	cm	Cl. 35	MAC ↔ PHY，如今多用于片内
RGMII	1G（+10/100）	4 位 DDR @ 125 MHz	12	≤ 10–15 cm	HP/Marvell RGMII v1.3/2.0	小型交换机/路由器上的 SoC ↔ 铜缆 PHY
TBI / RTBI	1G	10 位 @ 125 MHz	20+	cm	Cl. 36	MAC ↔ 外部 SerDes（旧式）
1000BASE-X（SerDes）	1G	1 通道 1.25 GBd，8b/10b	2 对差分线	50 cm+	Cl. 36/37	SFP 笼子在 1G 下传送的内容
SGMII	10/100/1000	1 通道 1.25 GBd，8b/10b	2 对（+ 时钟）	50 cm+	Cisco SGMII v1.8	MAC ↔ 铜缆 PHY；MAC ↔ 铜缆 SFP
2500BASE-X	2.5G	SGMII/1000BASE-X 速率的 1.25 倍：3.125 GBd	2 对	50 cm	事实标准	2.5G SFP、PON 棒
QSGMII	4 × 1G	1 通道 5 GBd	2 对	50 cm	Cisco	ASIC ↔ 四路铜缆 PHY
USXGMII	10M–10G	1 通道 10.3125 GBd，64b/66b	2 对	30 cm	Cisco/Marvell	ASIC ↔ mGig PHY；10GBASE-T SFP+
XGMII	10G	32 位 DDR @ 156.25 MHz	74	< 7 cm	Cl. 46	片内
XAUI	10G	4 × 3.125 GBd，8b/10b	8 对	50 cm	Cl. 47	XENPAK/X2 模块、旧式 PHY
XFI / SFI	10G	1 × 10.3125 GBd，64b/66b	2 对	20–30 cm	XFP MSA / SFF-8431	XFP / SFP+ 笼子
10GBASE-KR	10G	1 × 10.3125 GBd	2 对	1 m 背板	Cl. 72	背板、10GBASE-T PHY
25GAUI	25G	1 × 25.78 GBd NRZ	2 对	C2M	Annex 109A/B	SFP28 笼子
XLAUI / CAUI-10	40G / 100G	4 / 10 × 10.3125 GBd	8 / 20 对	C2C/C2M	Annex 83A/B	QSFP+ / CFP、CXP
CAUI-4	100G	4 × 25.78 GBd NRZ	8 对	C2M	Annex 83D/E	QSFP28 笼子
50GAUI-2 / -1	50G	2 × 26.5625 NRZ / 1 × 26.5625 GBd PAM4	4 / 2 对	C2M	Annex 135B–E	SFP56
100GAUI-4 / -2 / -1	100G	4 × NRZ / 2 × 53 GBd PAM4 / 1 × 106 GBd PAM4	—	C2M	Annex 135D–G、120G	QSFP28（PAM4 变体）、QSFP112
200GAUI-8 / -4 / -2	200G	8 × 26.5 PAM4 / 4 × 53 / 2 × 106	—	C2M	Annex 120C–G	QSFP56、QSFP112
400GAUI-16 / -8 / -4	400G	16 × 25 NRZ / 8 × 53 PAM4 / 4 × 106 PAM4	—	C2M	Annex 120B–G	CFP8 / QSFP-DD、OSFP / QSFP112、OSFP
800GAUI-8 / -4	800G	8 × 106 PAM4 / 4 × 212 PAM4	—	C2M	802.3df / dj	OSFP、QSFP-DD800 / OSFP224、OSFP-XD

详情参见：MII、RMII、GMII、RGMII、 SGMII、1000BASE-X、QSGMII、USXGMII、 XGMII、XAUI、SFI 与 AUI 家族。

各接口的位置

设备	MAC → …	… → 介质
48 口 1G 铜缆交换机	ASIC → QSGMII → 四路 PHY	PHY → RJ45
小型路由器 / SoC 板卡	SoC → RGMII 或 SGMII → PHY	PHY → RJ45；或 SoC → 1000BASE-X/SGMII → SFP 笼子
10G/25G 交换机或 NIC 的 SFP+/SFP28 端口	ASIC SerDes → SFI / 25GAUI → 笼子	模块 → 光纤或 DAC
100G QSFP28 端口	ASIC → CAUI-4（4 × 25G） → 笼子	模块 → 4 个波长或 4 根光纤
400G QSFP-DD / OSFP 端口	ASIC → 400GAUI-8（8 × 50G PAM4） → 笼子	模块变速器 → 4 × 100G 光信号
800G OSFP 端口	ASIC → 800GAUI-8（8 × 100G PAM4） → 笼子	模块 → 8 × 100G（DR8）或 4 × 200G
铜缆 1000BASE-T SFP	主机 1000BASE-X 或 SGMII → 模块的 PHY	PHY → RJ45
10GBASE-T SFP+	主机 SFI（10GBASE-R） → 模块的 PHY（USXGMII 类）	PHY → RJ45
多速率 RJ45 交换机端口	ASIC → USXGMII → mGig PHY	2.5/5/10GBASE-T

PHY 与模块的管理方式

	铜缆 PHY 芯片	可插拔模块
总线	MDIO/MDC（Clause 22：5 位地址，32 个 16 位寄存器；Clause 45：面向 10G+ 的设备/寄存器对）	I²C 双线（A0h/A2h，CMIS 页）（双线接口）
链路状态	PHY 状态寄存器（寄存器 1），RGMII/SGMII 上的带内状态	LOS/LOL 引脚与标志、DDM
Linux 工具	`mii-tool`、`phytool`、`ethtool`（PHY 驱动程序）	`ethtool -m`、i2c-dev（NIC 工具）
铜缆 SFP 的特殊之处	模块内部的 PHY 可通过 I²C 的第二地址访问（例如基于 Marvell 88E1111 的模块使用 0xAC），或通过厂商页面访问——即 MDIO 隧道	—

为什么这与光模块工作相关

笼子的模式。 1G SFP 端口可以处于 1000BASE-X 或 SGMII 模式；铜缆 SFP 在两种模式下行为不同，10/100 客户端只能在 SGMII 模式下工作（或使用隐藏这一差异的模块）（参见SGMII 与串行千兆）。
速率与编码。 模块必须接受主机的通道速率和编码：SFI 为 10.3125 GBd，CAUI-4 为 25.78， 400GAUI-8 为 PAM4——这正是合规代码和 CMIS 应用所声明的内容（参见合规代码）。
谁负责重定时。 SFP+ 模块通常是线性/限幅型，依赖主机均衡；25G+ 模块内置 CDR；PAM4 模块内置 DSP；LPO 模块再次采用线性方式，依赖主机 SerDes （参见CDR、DSP 与 LPO）。
电通道 ≠ 光通道。 400G-FR4 接收 8 条电通道并发出 4 个波长；变速器位于模块内部（参见XGMII、XAUI 与 AUI 家族）。
Linux 根据 EEPROM 选择接口。 内核的 SFP 层读取字节 3–10、12 和 36，在 1000BASE-X、 SGMII、2500BASE-X、10GBASE-R 之间做出选择——错误的合规字节会让一个正常的模块以错误的模式链接（参见内存映射）。

在 CodingBox 中

CodingBox 显示的字节是模块对其支持的主机接口的声明：合规代码（1000BASE-T → 支持 SGMII/1000BASE-X 的铜缆）、标称比特率、编码字节（8b/10b、64b/66b 或 PAM4）、CDR 位和 CMIS 主机接口 ID。编辑这些字节会改变主机将尝试使用的接口（参见 Check transceiver、合规代码）。

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