原创 【博客大赛】基于DE2-115平台的Giga-Ethernet的设计与实现2

2015-10-11 11:14 646 0 1 分类: FPGA/CPLD 文集: FPGA

4、设计架构

1、千兆以太网MAC层硬件结构

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千兆以太网MAC硬件结构大致分为5个模块,Avalon Interface模块主要用于寄存器的相关定义,诸如数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器,除了中断信号,其它信号的访问都要通过寄存器的读写;GE-mac-TX模块用于按照千兆以太网格式发送用户层的数据;GE-mac-Ctrl模块用于控制千兆以太网数据的收发过程,实现流量控制功能,这个模块是一个主控状态机;GE-mac-RX模块用于接收千兆以太网PHY芯片过来的数据并按照千兆以太网协议进行相应的处理;GE-RGMII-management用于访问千兆以太网PHY芯片相关的寄存器。

2、基于GE的高速数据传输SOPC硬件结构

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图中示意了高速数据传输的SOPCSystem On Programming Chip,片上可编程系统,Altera公司提出的一种概念),图中列出了主要模块,8E1111 ChipMarvell以太网PHY芯片,支持10/100/1000Mbps传输速率,支持的MAC层传输界面有GMII/RGMII/MII等,但以DE2-115开发板上的网络芯片只支持RGMIIMII两种传输模式,为了实现1000Mbps选择RGMII(上升沿和下降沿进行数据采样)传输模式;DMA用于高速数据搬运;Jtag-uart用于下载和调试;Timer用于系统定时、计时等服务,Flash(还有控制器)用于存放Boot程序等;SDRAM(还有控制器)用于存放程序运行过程中的代码和数据,同时与PC机进行高速的数据交互;Nios II用于系统的控制;Interrupt controller接收系统相关的中断,Nios II收到中断后做对应的处理。

5、设计方法

本项目组准备采用软硬件协同开发的方式,软硬件开发流程具体示意如图,其中比较重要的步骤有1GE-MACVerilog代码的实现;2SOC系统中部分模块的驱动开发;3)将各个模块进行SOC的集成;4)软硬件联合调试和仿真;5)由于涉及到跨时钟域的处理,因而硬件仿真和测试也相当重要,尤其是烧录开发板以后。主要充分借助DE2-115开发板的资源,利用Altera公司提供的部分IP(如Nios II处理器,DMASDRAM控制器等),嵌入式逻辑分析仪等进行本项目的设计开发与实现。

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6、设计特点

1)提出两种设计功能,其一,实现利用千兆以太网进行高速数据传输,后续可以进行简单的移植,可以用于数据采集与传输等相关的项目开发中;其二,实现利用千兆以太网进行宽带接入联网,后续日臻完善,可以实现简单的交换机的功能,宽带接入芯片的设计。

2)充分利用了DE2-115开发板上的资源,两片以太网HPY芯片及RJ45连接器。

3)提出将以太网MAC集成到SOC系统,利用Nios II处理器进行控制,千兆以太网进行高速通信。

4)只关注千兆以太网MAC层,其它则利用DE2-115资源和Altera公司提供的资源,节省了开发时间。

5)软硬件协同开发,每人负责一部分,同时加深交流,加快开发的速度。

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文章评论 1条评论)

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livelei 2015-10-12 10:48

写的很详细
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sunyzz 2017-08-19 10:38
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