基于MPSoC的以太網接口設計與實現(xiàn)

網路接口數(shù)據(jù)包格式如圖3(b)所示，數(shù)據(jù)深度定義為變長，數(shù)據(jù)寬度為34位，為多核系統(tǒng)實時高效的數(shù)據(jù)傳輸提供良好的協(xié)調作用。第一個數(shù)據(jù)為系統(tǒng)網絡協(xié)議的路由包，其后一個數(shù)據(jù)為配置信息，稱為配置包。接著為不定長度有效數(shù)據(jù)包。有效數(shù)據(jù)包發(fā)送結束后，緊接著發(fā)送一個數(shù)據(jù)結束包。

網路數(shù)據(jù)包中不同包類型的格式定義，具體描述如圖4所示，數(shù)據(jù)高2位標識不同包格式類型。當高2位為11 B時，標識為路由包，其中第28～17位表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度，第16位到第9位定義數(shù)據(jù)源傳播的網絡坐標地址，低8位定義為數(shù)據(jù)通訊的目的網絡地址，剩下數(shù)據(jù)位定義為保留位。當高2位為10B時，標識為配置包，其他位根據(jù)通信需求，設置不同配置信息。當高2位為00B時，標識為數(shù)據(jù)包，剩余位為傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)信息。當高2位為01B時，標識為結束包，其它位為保留位。
2．2 接口時序圖
以太網控制器IP核接口時序如圖5(a)所示。主要有3類信號：時鐘信號、控制信號和數(shù)據(jù)信號。時鐘信號為clock。而控制信號有sof_ n、eof_n、scr_rdy_n，其中sof_n表示幀傳輸開始控制信號，eof_n為幀傳輸結束控制信號，scr_rdy_n為傳輸有效控制信號，控制信號均為低電平有效。用戶端數(shù)據(jù)信號為Data。網路接口側時序圖如圖5(b)所示。信號包括ip_stb、ip_ack、ip_fail、ip_fwd、ip_cancal、ip_sus pond。它們?yōu)槎嗪讼到y(tǒng)網絡通訊的完成握手應答傳輸機制?？刂菩盘柧鶠楦唠娖接行?，ip_data是數(shù)據(jù)傳輸信號。

2．3 發(fā)送模塊設計
發(fā)送模塊完成數(shù)據(jù)以太網IP核接口到網路的數(shù)據(jù)接口協(xié)議轉換，如圖2所示。該模塊包括發(fā)送讀控制器，發(fā)送數(shù)據(jù)緩存模塊和發(fā)送寫控制器。發(fā)送讀控制器完成目的地址、源地址和數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)信息截斷，把傳播的有效數(shù)據(jù)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)緩存模塊中，設計通過一個有限狀態(tài)機結合計數(shù)器來完成功能的實現(xiàn)。發(fā)送數(shù)據(jù)緩存模塊用一個異步FIFO來承擔，同時完成數(shù)據(jù)8～32位的數(shù)據(jù)寬度擴展，同時完成跨時鐘域數(shù)據(jù)傳輸任務。由于該模塊數(shù)據(jù)讀入是高時鐘頻率的8位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀出是系統(tǒng)時鐘頻率下的32位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的流動是由慢到快的傳遞過程，因此選用一個深度為64的FIFO單元來承擔。發(fā)送寫控制模塊通過讀取緩存模塊中的數(shù)據(jù)，配置發(fā)送數(shù)據(jù)的有效信息，完成網絡數(shù)據(jù)包格式封裝，最后傳輸至多核系統(tǒng)通信網絡資源接口。
2．4 接收模塊設計
接收模塊承擔網絡數(shù)據(jù)包協(xié)議到以太網IP核接口協(xié)議轉換，包含接收寫控制器、接收數(shù)據(jù)緩存模塊和接收讀控制器。接收寫控制器模塊設計，通過網絡控制信號和FIFO標識信號以及當前狀態(tài)改變狀態(tài)機的狀態(tài)跳轉。根據(jù)不同狀態(tài)產生控制信號，實現(xiàn)網絡包、配置包、結束包和負載信息的截取，把傳播的有效數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)緩沖模塊。數(shù)據(jù)緩存模塊把32位網絡數(shù)據(jù)轉換到8位寬的以太網控制器接口數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)跨時鐘域傳輸任務。該數(shù)據(jù)流動方向，速度是由快到慢的過程，結合硬件邏輯資源和任務請求的頻度，該設計選用一個深度為1 024，寬度為32的異步FIFO單元來承擔。接收讀控制器模塊通過讀取緩存FIFO中數(shù)據(jù)，配置發(fā)送數(shù)據(jù)的源和目的網卡地址及幀類型，完成以太網數(shù)據(jù)幀的封裝，傳輸至以太網IP核用戶端接口。