以太网PCB布线不同差分形式实测对比

我们知道，以太网PHY需要通过以太网变压器，RJ45接口与外部设备进行连接，PHY与以太网变压器之间的接口称为MDI接口，也就是介质相关接口（这与MII是相对的）。百兆以太网模式下，MDI是2对差分线，千兆模式下是4对差分线。在部分PHY芯片的Datasheet或者应用手册中会给出MII/RMM/GMII/RGMII接口，MDI接口的等长规则，但是很少有厂家提到以太网变压器与RJ45之间的差分对等长规则。

在早期的产品设计中，无需特殊关照，RJ45与以太网变压器之间的差分对长度彼此相差不多，但是在近期的几款产品设计中，需要进行以太网防浪涌设计，导致差分对长度相差很多。由于对这部分等长规则不确定，也没有相应的资料可供参考，本人尝试过等长与不等长两种情况。

RJ45–以太网变压器差分对等长

下图中的PCb走线，如果左侧的差分对不进行蛇形走线，那么这两条差分线长度会相差很多。于是，为了不出问题，本人故意使两对差分线长度一致。细心的读者可能已经发现了，走线上出现了过孔，这是千兆以太网PCB走线的大忌之一，但是面对贴装的RJ45接口，就只能这样了。

RJ45–以太网变压器差分对不等长

再看下面的这张图，很容易看出，以太网变压器与RJ45之间的4对差分线一定不等长，当然，差分对内的两条线还是做了等长处理。

以上的两个案例都是本人亲自设计的，使用iperf进行以太网吞吐量测试（我没有条件使用SmartBits），结果如下：

Item	CPU内核	CPU占用率	吞吐量
等长	MIPS 74Kc	99%	340Mbps
不等长	PowerPC e500	36.5%	940Mbps

可想而知，如果不是受到CPU处理能力的影响，RJ45–以太网变压器之间的差分对等长与否不影响实际的吞吐量。当然，从这个表格中，可以明显看出PowerPC超强的网络处理能力，36.5%的CPU占用率只用到了一个核，另外一个核完全空闲。

今天在论坛上看了一下，比较靠谱的说法是这样的：

这4对MDI信号不需要做等长处理。为保险起见需要确认你的PHY是否具有差分对之间数据的自动对齐功能，以及PHY的FIFO有多深。

现在基本上可以确定，RJ45与以太网变压器之间的差分对不需要做等长处理。

作者：正旗通信 [e-mail]