FPGE 三速以太网说明

三速以太网 MegaCore 使用说明书 ALTERA

www.altera.com 软件版本：11.1 文本日期：2011,11

此文档由丽悦电子研发工作室翻译未经许可不得随意转载； 翻译人：张晓刚； 2012年6月30日；

ALTERA 目录：

1节:关于MegaCore 功能：

支持的器件----------------------------------------------------------------------1—1 功能-------------------------------------------------------------------------------1—2 10/100/1000以太网MAC与小MAC相比--------------------------------1—3 高级Block示意图--------------------------------------------------------------1—4 应用实例--------------------------------------------------------------------------1—5 MegaCore验证-------------------------------------------------------------------1—6 光纤通讯应用---------------------------------------------------------------------1—7 线缆通讯应用---------------------------------------------------------------------1—7 性能和芯片资源的使用---------------------------------------------------------1—7

2章 关于ALtera IP 核的获得

安装和许可--------------------------------------------------------------------------2-1 设计流程-----------------------------------------------------------------------------2-2 MegaWizard Plug-In 管理流程---------------------------------------------------2-3 IP 核的模拟---------------------------------------------------------------------------2-4 SOPC Builder Design 流程---------------------------------------------------------2-5 参数说明-------------------------------------------------------------------------------2-5 完全的SOPC Buider System--------------------------------------------------------2-6 Qsys 一体化系统工具设计流程----------------------------------------------------2-7 参数说明---------------------------------------------------------------------------------2-7 完整的 Qsys系统----------------------------------------------------------------------2-8 系统模拟----------------------------------------------------------------------------------2-8 生成文件----------------------------------------------------------------------------------2-9 时间限制-----------------------------------------------------------------------------------2-10

3章 参数设置

芯核结构------------------------------------------------------------------------------------3-1 MAC选项-----------------------------------------------------------------------------------3-2 FIFO选项-------------------------------------------------------------------------------------3-4 PCS/Transceiver选项---------------------------------------------------------------------3-4

4章：功能选项

10/100/1000 Ethernet MAC----------------------------------------------------------------4-1 结构--------------------------------------------------------------------------------------------4-1 接口--------------------------------------------------------------------------------------------4-3

发射 Datapath--------------------------------------------------------------------------------4-4 接受 Datapath---------------------------------------------------------------------------------4-7 发射和接受时钟消耗-------------------------------------------------------------------4-12 FIFO 缓冲极限---------------------------------------------------------------------------4-13 Magic Packets-----------------------------------------------------------------------------4-16 Local Loopback----------------------------------------------------------------------------4-18 复位------------------------------------------------------------------------------------------4-19 PHY 管理（MDIO）---------------------------------------------------------------------4-20 怎样使MAC连接到外部的PHY-------------------------------------------------------4-22 1000BASE_X/SGMLL PCS 选择 Embedded PMA--------------------------------4-26 体系结构------------------------------------------------------------------------------------4-26 发射操作------------------------------------------------------------------------------------4-27 接收操作-------------------------------------------------------------------------------------4-28 接收和发射 Latencies----------------------------------------------------------------------4-29 SGMLL转换---------------------------------------------------------------------------------4-30 AUTO-Negotiation-----------------------------------------------------------------------------4-30 Ten-bit接口-----------------------------------------------------------------------------------4-33 PHYLoopback-------------------------------------------------------------------------------4-33 PHYPower-Down---------------------------------------------------------------------------4-34 复位------------------------------------------------------------------------------------------4-35

5章结构登记

MAC配置框------------------------------------------------------------------5-1 Base 配置寄存器（Dword Offset 0x00-0x17）------------------------5-2 数据寄存器（Dword Offset0x18-0x38）--------------------------------5-9 发射和接收寄存器（Dword Offset0x3a-0x3b）-----------------------5-11 增加地址（Dword Offset0xc0-0xc7）-----------------------------------5-12 PCS配置寄存器-------------------------------------------------------------5-13 控制寄存器（Word Offset0x00）----------------------------------------5-15 高级寄存器（Word Offset0x01）----------------------------------------5-16

Dev_Ability 和 Partner_Ability 寄存器（Word Offset0x04-0x05）--------5-16 AN_Expansion 寄存器（Word Offset 00x06）-----------------------5-18 If_Mde 寄存器（Word Offset 0x14）----------------------------------5-19

6章 信号接口

10/100/1000Ethernet MAC Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–1 10/100/1000 Multiport Ethernet MAC Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–10

10/100/1000 Ethernet MAC with 1000BASE-X/SGMII PCS Signals . . . . . . . . . 6–15 10/100/1000 Multiport Ethernet MAC with 1000BASE-X/SGMII PCS Signals . . . . . 6–18 10/100/1000 Ethernet MAC with 1000BASE-X/SGMII PCS and PMA Signals . . . 6–20

10/100/1000 Multiport Ethernet MAC with 1000BASE-X/SGMII PCS and Embedded PMA Signals

6–23

1000BASE-X/SGMII PCS Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–25 1000BASE-X/SGMII PCS and PMA Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–29 时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–30 Avalon-ST 接收接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–30 Avalon-ST 发射接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–32

GMII 发射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–33 GMII 接收 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–33 RGMII 发射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–33 RGMII 接收 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–34 MII 发射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–35 MII 接收 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6–35

7章设计事项

Multiport MAC 与 PCS 和 Embedded PMA的最优化的时钟. . . . …………….. . 7–1

GX 收发器的MAC 和 PCS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7–2

MAC 和 PCS（LVDS Soft-CDR I/O） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7–5

公共 PLLs 里的 Devices（ LVDS Soft-CDR I/O） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7–7 公共收发 Quads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7–7

三速以太网MegaCore 功能使用说明；

Triple-Speed Ethernet MegaCore Function User Guide 8章Testbench

结构框图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8–1 组成部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8–1 遵照协议 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8–2 结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8–3

流测试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8–3

9章 接口编程软件

驱动框图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–1 地址框图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–2

PHY 定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–2 使用 Multiple SG-DMA Descriptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–4 使用 Jumbo Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–5 API 函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–6 alt_tse_mac_get_common_speed() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–6 alt_tse_mac_set_common_speed() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–6 alt_tse_phy_add_profile() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–7 alt_tse_system_add_sys() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–7

triple_speed_ethernet_init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–8 tse_mac_close() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–8 tse_mac_raw_send() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–9 tse_mac_setGMII mode() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–9 tse_mac_setMIImode() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–9 tse_mac_SwReset() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–10 常数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9–10

附录A. MegaCore Evaluation

OpenCore Plus Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A–1 OpenCore Plus Time-Out Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A–1

附录 B. 以太网框架设计

基础框架设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B–1 VLAN 和 Stacked VLAN 构架设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B–1 停止框架设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B–2

附录 C. 模拟参数

功能参数配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C–1

测验参数配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C–2

附加信息

修订历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Info–1 如何联系Altera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Info–3 版式约定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Info–3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y8hd.html