基于Xilinx FPGA的千兆以太网控制器的开发

  一、千兆以太网技术简介

  以太网技术是当今应用广泛的网络技术,千兆以太网技术继承了以往以太网技术的许多优点,同时又具有许多新的特性,例如传输介质包括光纤和铜缆,使用8B/10B的编解码方案,采用载波扩展和分组突发技术等。正是因为具有良好的继承性和许多优秀的新特性,千兆以太网已经成为目前局域网的主流解决方案。

  千兆以太网利用了原以太网标准所规定的全部技术规范,其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE 802.3标准中所定义的管理对象。千兆以太网的关键技术是千兆以太网二层(MAC层)的交换与以太网接口的实现。随着多媒体应用的普及,千兆以太网必将成为各类以太网技术的主力军。

  二、Xilinx的千兆以太网解决方案

  1)IP的支持

  Xilinx 提供了可参数化的10/1Gbps以太网媒体访问控制器功能LogiCORE解决方案。该核设计用来同最新的Virtex-5、Virtex-4和 Virtex-II Pro平台FPGA一起工作,并可以无缝集成到Xilinx设计流程中。吉比特级以太网媒体访问控制器核(GEMAC)是针对1Gb/s(Gbps)以太网媒体访问控制器功能的可参数化的LogiCORE IP解决方案。GEMAC核的设计符合 IEEE 802.3-2002规范。GWMAC核支持两个PHY端接口选项:GMII或RGMII。并且,Xilinx 全面的1Gb/s以太网解决方案包含吉比特MAC和PCS/PMA IP核产品。Xilinx吉比特以太网MAC解决方案还包括带有内置处理器本地总线(PLB)接口(PLB GEMAC)的配置。该配置通过Xilinx嵌入式开发套件(EDK)提供。GEMAC LogiCORE IP可以实现与1000 Base-X PCS/PMA或SGMII核的无缝集成,并提供3种选项用来与PHY器件接口:1000 BASE-X或10位接口(TBI)或SGMII。

  GEMAC核非常适合开发高密度吉比特级以太网通信和存储设备,其关键特性有:

  单速全双工11 Gbps MAC控制器;

  设计符合IEEE 802.3-2002规范;

  具有最小缓冲的直通操作,以最大限度地实现客户端接口的灵活性;

  通过可选的独立微处理器中的接口进行配置和监控;

  直接与以太网统计数据核接口,以便实现功能强大的统计数据收集;

  通过MAC控制暂停帧实现对称的或非对称的可选的流程控制;

  VLAN帧的可选技术支持符合IEEE 802.3-2002规范的要求;

  支持任意长度的“jumbo帧”(可选);

  可选的地址滤波器,具有数量可选的地址表输入。

  2)相应的开发板套件

  Xilinx 提供的千兆以太网开发套件为Virtex-5 ML505/ML506开发板(使用的FPGA芯片为:XC5VLX50T-1FF1136),该开发板支持10/100兆、1/10吉以太网,加上 Xilinx公开的基于ML505/506的设计,可为基于以太网开发的设计提供全方位的参考。此外,ML505/506还具备SFP、PCI E、SATA以及SMA接口等其余吉比特接口,是学习和研发高速连接设备的理想平台。

基于Xilinx FPGA的千兆以太网控制器的开发

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发布日期:2019年07月14日  所属分类:FPGA  通信