基于SOPC的千兆以太网数据传输设计

在高速信息系统中。FPGA能高速地处理数据。千兆以太网能高速地向远程传输数据,可是FPGA与干兆以太网的连接却存在着很多问题。为使FPGA能直接接入千兆以太网。以便进行高速数据传输.本文以Xilinx公司的Virtex-5 FX30T为例。采用SOPC接术,使用FPGA系统无缝连接千兆以太网.取得了高速的传输速率。此外。该设计的数据接口灵活可变.能满足多种应用需求。

日经验童速日

［７］欧阳华兵。徐温干．ＬａｂＶ／ＥＷ与ｃ语育的接口技术及其应用

［Ｊ］．仪器仪表用户，２００４，１２（６）：Ｐ７５－７７．

作者简介．Ｔｌｔｇ｛１９６９－）．男。副教授。博士．研究方向：机电、测控。

（２００８Ｋ０５７）。武汉市教育局（２００３Ｘ００８）收稿日期：２００９－１１－２２

邀登邀麦旦座

基金项目：湖北省自然科学基金ｆ２００７ＡＢＡ３０２）。武汉市科技攻关项目

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ １０４１．２０１０．０３．０３３

基于ＳＯＰＣ的千兆以太网数据传输设计

张文沛ｈ２，彭先蓉１。徐勇１ ２

（１．中国科学院光电技术研究所，成都６１０２０９；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）

摘要：在高速信息系统中。ＦＰＧＡ能高速地处理数据。千兆以太网能高速地向远程传输数据，可是ＦＰＧＡ与干兆以太网的连接却存在着很多问题。为使ＦＰＧＡ能直接接入千兆以太网。以便进行高速数据传输．

飞速发展‘“。使用ＳＯＰＣ结构来构造ＦＰＧＡ与千兆以太网的连接具有广阔的应用前景。本文以Ⅺｌｉ慨公司的￥ＯＰＣ架构为例，在ＦＰＧＡ内部实现千兆以太网ＭＡＣ，实验得到了高速的传输速率。

本文以Ⅻｉ艇公司的Ｖｉｒｔｅｘ－５Ｆ鄹０Ｔ为例。采用ＳＯＰＣ接术，使用ＦＰ－

ＧＡ系统无缝连接千兆以太网．取得了高速的传输速率。此外。该设计的数据接口灵活可变．能满足多种应用需求。关键词：ＳＯＰＣ；千兆以太网：ＭＡＣ；ＴＣＰ／ＩＰ中图分类号：ＴＰ３９１

１千兆以太网总体设计

本文采有Ｘｉｌｉｎｘ公司Ｖｉｒｔｅｘ－５ＦＸ３０Ｔ的ＦＰＧＡ为核心器件，以基于Ｐｏｗｅｒ４４０为处理器ＣｏｒｅＣｏｎｎｅｃｔＢｕｓ为总线的ＳＯＰＣ架构下设计高速率的千兆以太网传输系统。设计的结构框图如图ｌ所示。

Ｄｅｓ咖ｄａｔａ

文献标识码：Ｂ

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Ｓｃｉｅｎｃｅｓ。Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９。Ｃｈｉｎａ）

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图１千兆网络数据备份的框圈

在系统中，要传输的数据从框图左边的ＦＩＦＯ接口输入，暂时存入ＤＤＲ２中，达到一定的数据量后，向ＰＰＣ４４０发送中断信号，ＰＰＣ４４０收到中断申请后通过ＤＭＡ通道将数据从千兆以太网将数据送出。远程主机可以通过网络向ＰＰＣ４４０发送命令，ＰＰＣ４４０根据命令控制数据传输。ＮＯＲＦＬＡｓＨ是存储器。

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＯＰＣ；ｇｉｇａｂｎＥｔｈｅｍｅｔ；ＭＡＣ；ＴＣＰ／ｌＰ

０引言

随着科技的发展与集成电路工艺的提高，ＦＰＧＡ以其高速的处理能力，不仅在通信、雷达、图形图像处理领域有着广泛的应用，而且在汽车电子、消费电子等领域的应用也越来越普遍。如果ＦＰＧＡ处理后的数据要保存到远程主机上，如何高效速地连接远程主机是一个非常重要的课题。千兆以太网技术是近年来发展起来的高速传输技术，具有传输速度快、距离远、向下兼容１０Ｍ／１００Ｍ以太网等特性…，并且接口普及、成本低、可以很容易的集成于各种系统。因此，研究基于ＦＰＧＡ的千兆以太网接口技术具有重要意义。

当在ＦＰＧＡ接入以太网技术中，一种利用外接一块以太网络芯片（如韩国ＷＩＺｎｅｔ公司的Ｗ５１００、Ｗ３１００一山等），以ＦＩＦＯ接口实现百兆以太网，但这种方式的传输速率不高，很难满足高速数据传速。另一种是外挂～个处理器为核心的千兆以太网系统，可以提供多种接口，但系统庞大，不利于小型化，而且成本较高。

ＳＯＰＣ（Ｓｙｓｔｅｍ

ＯｎＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ

２系统的结构细节

２．１

Ｘｉｌｉｎｘ公司ＳＯＰＣ解决方案简介

Ｘｉｌｉｎｘ公司提供了完备的ＳＯＰＣ解决方案，提供３２位软核

ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅ和ＩＢＭ公司研发的硬核ＰｏｗｅｒＰＣ，采用ＩＢＭ公司研发的ＣｏｒｅＣｏｎｎｅｅｔＢｕｓ作为ＳＯＰＣ的总路架构。总线接口方面提供了ＩＰＩＦ作为解决方案，大大简化开发人员的工作。在ＥＤＫ开发包中，提供了丰富的ＩＰ核供开发者选择，如浮点处理单元等‘５｜。

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