基于Xilinx FPGA的千兆以太網(wǎng)及E1信號(hào)的光纖傳輸

作者：時(shí)間：2010-07-01 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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千兆位以太網(wǎng)接口單元設(shè)計(jì)
千兆位以太網(wǎng)利用原以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的全部技術(shù)規(guī)范，其中包括CSMA／CD協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及IEEE 802．3標(biāo)準(zhǔn)中所定義的管理對(duì)象。千兆位以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是千兆位以太網(wǎng)的MAC層和以太網(wǎng)接口的實(shí)現(xiàn)。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/187890.htm

1 GMII (Gigabit MII)
GMII采用8位接口數(shù)據(jù)，工作時(shí)鐘125MHz，因此傳輸速率可達(dá)1000Mb/s。同時(shí)兼容MII所規(guī)定的10/100Mb/s工作方式。接口信號(hào)定義如表1所示。

表1 GMII接口信號(hào)定義

2 Virtex-5以太網(wǎng)媒體接入控制器
在Virtex-5 FPGA中，以太網(wǎng)媒體接入控制器(以太網(wǎng)MAC)模塊提供了專(zhuān)用的以太網(wǎng)功能，它和Virtex-5 RocketIO GTP收發(fā)器以及SelectIO技術(shù)相結(jié)合，能夠讓用戶(hù)與各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行連接。在Virtex-5器件中，以太網(wǎng)MAC模塊作為一個(gè)硬件塊集成在FPGA內(nèi)部。吉比特以太網(wǎng)MAC功能框圖如圖3所示。

圖3 吉比特以太網(wǎng)MAC功能框圖

（1）客戶(hù)端接口
發(fā)送器的客戶(hù)端接口將幀傳送給以太網(wǎng)MAC。當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)小于最短的以太網(wǎng)幀長(zhǎng)度時(shí)，發(fā)送器將該數(shù)據(jù)加長(zhǎng)，并且保持最小的幀間距；可以增加間隔的長(zhǎng)度，還可以通過(guò)配置發(fā)送器在幀中添加一個(gè)幀檢驗(yàn)序列。一個(gè)單獨(dú)的流控制接口允許你生成暫停幀。在半雙工模式下，信號(hào)發(fā)送之間存在沖突，在有效沖突情況下，需要進(jìn)行幀重發(fā)。

接收器接口檢驗(yàn)傳入幀和信號(hào)幀誤差。這里分別提供了好幀信號(hào)和壞幀信號(hào)。還可以通過(guò)配置以太網(wǎng)MAC以便在檢測(cè)到有效的暫停幀之后，暫停和重新啟動(dòng)幀傳輸。

客戶(hù)端接口的數(shù)據(jù)的寬度通常是8位或者16位。8位接口主要針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)應(yīng)用，它利用一個(gè)125MHz的時(shí)鐘產(chǎn)生1000Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。當(dāng)使用16位模式時(shí)，可以在不提高客戶(hù)端接口時(shí)鐘頻率的條件下將數(shù)據(jù)傳輸速率提高到2000Mb/s。

(2）控制接口
每個(gè)以太網(wǎng)MAC有一個(gè)可選的管理數(shù)據(jù)I/O(MDIO)接口。它允許對(duì)外部PHY的管理寄存器和以太網(wǎng)MAC中PCS/PMA內(nèi)部的物理接口管理寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

3 Virtex-5以太網(wǎng)MAC封裝
圖4顯示了一個(gè)HDL封裝的模塊結(jié)構(gòu)圖，它可以從Xilinx的CORE Generator工具中獲得。