第4節(jié) 基于Xilinx FPGA的千兆以太網(wǎng)控制器的開發(fā)

千兆以太網(wǎng)MACIP Core的配置界面如圖10-36所示。GEMAC控制器所實(shí)現(xiàn)的主要功能如圖10-37所示，包括發(fā)送引擎、接收引擎、流控制、GMII接口、客戶發(fā)送接口、客戶接收接口以及客戶管理接口。

圖10-37 千兆以太網(wǎng)MACIP Core的主要功能示意圖

下面給出相應(yīng)模塊的功能和接口信號(hào)說明。

1）發(fā)送引擎

發(fā)送引擎通過客戶發(fā)送端口接收以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀，并在幀頭添加幀引導(dǎo)區(qū)域，甚至在幀長(zhǎng)小于最短要求時(shí)，添加一定的冗余比特。同時(shí)，該模塊還會(huì)在連續(xù)的數(shù)據(jù)幀之間插入以太網(wǎng)協(xié)議所規(guī)定的最小延時(shí)，將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的GMII數(shù)據(jù)幀，并送至GMII模塊。在應(yīng)用時(shí)，面向用戶的操作就是將用戶數(shù)據(jù)讀入GEMAC核內(nèi)部

該模塊接口信號(hào)的簡(jiǎn)要信息如表10-10所列。

表10-10 發(fā)送引擎接口信號(hào)列表

發(fā)送引擎的時(shí)序如圖10-38所示。當(dāng)客戶端有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，將tx_data_valid拉高，同時(shí)將數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)置于tx_data端口；當(dāng)GEMAC將第一字節(jié)數(shù)據(jù)讀入后，會(huì)將tx_ack信號(hào)拉高，用戶端邏輯檢測(cè)到tx_ack為高時(shí)，要在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿將其余的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)端口上，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，將x_data_valid拉低。

圖10-38 發(fā)送引擎的時(shí)序圖

2）接收引擎

接收引擎接收來自GMII模塊的數(shù)據(jù)，去掉幀頭的引導(dǎo)區(qū)域，包括為了增加幀長(zhǎng)的冗余比特。此外，該模塊還能根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的檢驗(yàn)序列區(qū)域、接收到的GMII錯(cuò)誤碼字以及幀長(zhǎng)信息完成錯(cuò)誤檢測(cè)，主要接口信號(hào)的簡(jiǎn)要說明如表10-11所列。

表10-11 接收引擎接口信號(hào)列表

接收引擎的時(shí)序如圖10-39所示?？蛻舳诉壿嫳仨氃谌魏螘r(shí)候都準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，因?yàn)樵贕EMAC核中沒有接收緩存，有時(shí)延就會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此用戶可自己添加緩沖邏輯。rx_data_valid為高時(shí)立即開始接收連續(xù)數(shù)據(jù)，在檢測(cè)到rx_data_valid變低后，判斷rx_good_frame信號(hào)的電平，如果為高則繼續(xù)處理該幀數(shù)據(jù)，否則直接丟棄。

圖10-39 接收引擎的時(shí)序圖

3）流控制

流控制模塊是根據(jù)IEEE 802.3-2002標(biāo)準(zhǔn)的31項(xiàng)條款設(shè)計(jì)的，在發(fā)送時(shí)附帶暫停幀，接收時(shí)也需要對(duì)其處理。在GEMAC核中，它是自動(dòng)配置的，同時(shí)，也提供了用戶自定義的配置端口，如表10-12所列。

表10-12 流控制接口信號(hào)