一種基于SoPC的千兆以太網(wǎng)接口卡設(shè)計

發(fā)送單元負(fù)責(zé)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按照一定時序發(fā)送到MAC核，再通過GTX輸出到數(shù)據(jù)鏈路中。客戶端發(fā)送時序如圖4所示。

客戶端發(fā)送過程如下：

(1)當(dāng)客戶端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先將第一個字節(jié)送到數(shù)據(jù)線(TXD)，同時將數(shù)據(jù)有效信號(TXDVLD)置高;

(2)當(dāng)EMAC收到第一個字節(jié)后，返回一個應(yīng)答信號(TXACK);

(3)客戶端收到應(yīng)答信號后，將剩余數(shù)據(jù)按照字節(jié)發(fā)送，在數(shù)據(jù)發(fā)送完成之前，TXDLVD信號一直為高。

接收單元負(fù)責(zé)根據(jù)客戶端接收時序接收來自于MAC的數(shù)據(jù)?？蛻舳私邮諘r序如圖5所示。

客戶端接收過程如下：

(1)當(dāng)EMAC有數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端時，接收數(shù)據(jù)信號(RXD)和數(shù)據(jù)有效信號(RXDVLD)同時有效;

(2)接收單元根據(jù)RXD和RXDVLD接收來自EMAC的數(shù)據(jù);

(3)當(dāng)數(shù)據(jù)接收完成后，如果接收數(shù)據(jù)正確信號(RXGOODFRAME)有效，表示該幀數(shù)據(jù)正確，則將數(shù)據(jù)提交。如果數(shù)據(jù)錯誤信號(RXBADFRA ME)有效，表示該幀數(shù)據(jù)錯誤，則將數(shù)據(jù)丟棄。

2.5 軟件設(shè)計

在設(shè)計中，軟件負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)的運(yùn)行、設(shè)備的控制、系統(tǒng)各部分功能實(shí)現(xiàn)、以太網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)等功能。使用Xilinx提供的EDK下集成的工具SDK，使用C語言進(jìn)行編程。

EDK提供第三方支持庫TRECK，它使用一種簡化的TCP/IP協(xié)議，并向用戶提供上層的API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種高效的、便于與SOPC實(shí)現(xiàn)的TCP /IP協(xié)議。

3 仿真與驗(yàn)證

本論文采用Xilinx Virtex-5 FPGA芯片對千兆以太網(wǎng)接口板進(jìn)行設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，并采用Modelsim6.5d進(jìn)行仿真驗(yàn)證，采用ISE12.1進(jìn)行綜合、布局布線、生成bit文件。

將生成的bit文件下載到自主設(shè)計的板卡中，并開發(fā)測試用例進(jìn)行測試、驗(yàn)證。實(shí)際測試結(jié)果表明：基于SoPC的千兆以太網(wǎng)接口板系統(tǒng)功能正確，傳輸速率達(dá)到了線速。

4 結(jié)束語

本文研究并設(shè)計了一種基于SoPC的千兆以太網(wǎng)接口卡，重點(diǎn)對其組成、工作流程、EMAC、時鐘管理、用戶邏輯設(shè)計和軟件設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了描述，并開發(fā)測試用例進(jìn)行測試驗(yàn)證。經(jīng)嚴(yán)格測試驗(yàn)證表明，該千兆以太網(wǎng)接口板功能完全符合系統(tǒng)要求。

本文的研究對基于SoPC實(shí)現(xiàn)自主化的千兆以太網(wǎng)產(chǎn)品具有一定的工程參考價值。