基于fpga的千兆以太网采集传输设计

摘 要

摘 要

随着信息技术的快速发展，以太网嵌入式设备的应用越来越广泛。为了让以太网各设备之间能公平有效地共享通信媒介，对以太网MAC层数据处理系统的研究显得尤为重要。

为此，本文首先分析了以太网及其相关协议的基本内涵，解剖了以太网MAC层通信机制、帧的特性与格式、PHY接口协议、ARP协议以及I2C协议。同时通过对FPGA芯片的了解，确定了基于88E1111芯片和XC3S400FPGA芯片相结合的系统设计方案，支持1000Base-T标准以太网的接入，完成了系统的硬件电路设计。系统设计中，88E1111完成PHY层数据的处理，FPGA则完成MAC层数据的处理，主要包含接收MAC数据帧的校验和解封、待发送数据帧的封装、MAC地址滤波、IP数据包的提取、ARP地址映射等，是系统的核心。在FPGA设计中，遵循自上而下的设计思想，对顶层模块以及PHY接口、MAC核心处理、用户配置、用户数据各功能子模块依次进行设计。

关键词：以太网 MAC层 FPGA

ABSTRACT

ABSTRACT

With the rapid development of IT,the embedded devices of accessing to Ethern

FPGA的IP核开发

　　　基于ＦＰＧＡ的千兆以太网的设计

李璇　　　敖发良

桂林电子科技大学信息与通信学院　　　广西　　　５４１００４

摘要：本文简要介绍了Ｘｉｌｉｎｘ最新的ＥＤＫ９．１ｉ和ＩＳＥ９．１ｉ等工具的设计使用流程，最终在采用６５ｎｍ工艺级别的Ｘｉｌｉｎｘ　Ｖｉｒｔｅｘ－５开发板ＭＬ５０５上同时设计实现了支持ＴＣＰ／ＩＰ协议的１０Ｍ／１００Ｍ／１０００Ｍ的三态以太网和千兆光以太网的ＳＯＰＣ系统，并对涉及的关键技术进行了说明。

关键词：ＦＰＧＡ；ＥＤＫ；ＳＯＰＣ；嵌入式开发；ＥＭＡＣ；ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅ

０　　引言

目前，ＩＰ电视、视频流、网络游戏以及多媒体互动等业务逐步成为关注的焦点。然而高清晰度的交互视频是带宽的巨大消耗者，进一步提升接入带宽已经迫在眉睫。ＦＰＧＡ产品设计完善，可以直接编程。还具备可定制的灵活性，避免了较高的ＮＲＥ（不可回收）成本。这都使得基于ＳＯＰＣ的嵌入式开发逐渐成为新技术发展的最前沿。嵌入式系统不同于通用型ＰＣ，具有以下特点：①低功耗、体积小、集成度高；②严格约束，嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计；③实时性，有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。

本研究采用业界最新的Ｘｉｌｉ

摘 要

摘 要

随着信息技术的快速发展，以太网嵌入式设备的应用越来越广泛。为了让以太网各设备之间能公平有效地共享通信媒介，对以太网MAC层数据处理系统的研究显得尤为重要。

为此，本文首先分析了以太网及其相关协议的基本内涵，解剖了以太网MAC层通信机制、帧的特性与格式、PHY接口协议、ARP协议以及I2C协议。同时通过对FPGA芯片的了解，确定了基于88E1111芯片和XC3S400FPGA芯片相结合的系统设计方案，支持1000Base-T标准以太网的接入，完成了系统的硬件电路设计。系统设计中，88E1111完成PHY层数据的处理，FPGA则完成MAC层数据的处理，主要包含接收MAC数据帧的校验和解封、待发送数据帧的封装、MAC地址滤波、IP数据包的提取、ARP地址映射等，是系统的核心。在FPGA设计中，遵循自上而下的设计思想，对顶层模块以及PHY接口、MAC核心处理、用户配置、用户数据各功能子模块依次进行设计。

关键词：以太网 MAC层 FPGA

ABSTRACT

ABSTRACT

With the rapid development of IT,the embedded devices of accessing to Ethern

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

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

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

基于FPGA的以太网和串口数据传输系统设计分析

作者：翟永宁 张翼飞

来源：《科技创新导报》2017年第11期

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.155

摘 要：随着社会不断进步，网络技术飞速发展，“高效、稳定”等是以太网的显著特征，已被广泛应用到多个领域中，通信、传输等，顺利实现了信息数据传输。因此，笔者站在客观角度，客观阐述了以太网、串口数据传输以及FPGA，探讨了基于FPGA的以太网以及串口数据传输系统设计。

关键词：FPGA 以太网 串口 数据 传输系统 设计

中图分类号：TN273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0155-02 1 以太网数据传输、串口数据传输、FPGA 1.1 以太网数据传输

1973年，Xerox公司提出了以太网技术，和过去相比，其信息数据传输速率明显提高。以太网主要经过了3个发展阶段，站在应用时间角度来说，传统10 Mbps已退出历史舞台，快速以太网、千兆以太网正

Xilinx 千兆以太网MAC IP Core

目录

Xilinx 千兆以太网MAC IP Core ....................................................................................................... 1

一、 三速以太网简介 ....................................................................................................... 2 二、 IP核概述 ................................................................................................................... 2 三、 Interface description .............................................................................................. 4

1)、引脚

以太网 星载

航 天 器 工 程第%"#$%& '"$%&卷 第%期 !

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星载局域网的千兆光以太网卡设计

张利彬 刘 泳 申景诗

山东航天电子技术研究所 山东烟台 3 6(444

摘 要 星载局域网可以满足空间站等复杂航天器系统高速 海量传输数据的需要 采用光纤以太网作为星载局域网具有多方面的优势 为了以光信号在以太网上传输星载设备间的数据 航天器需要配置相应的光以太网卡 文章介绍了光以太网卡的硬件设计原理 器件选用 印制电路板设计及其测试方法

关键词 航天器 千兆光以太网卡 系统7层包接口 光模块

中图分类号 0'55% 文献标志码 + 文章编号 %6879&8(&34454%944(&94:

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F21

Q/××× Q/××× ××××—××××

国电南京自动化股份有限公司企业标准

继电保护设备信息接口配套标准

103规约基于以太网的实现方法

××××-××-××发布 ××××-××-××实施

国电南京自动化股份有限公司 发布 Q/××× ××××—××××

目 次

前 言 ............................................................................. IV

1 范围 ................................................................................ 1 2 规范性引用文件 ...................................................................... 1 3 缩略语 .............................................................................. 1 4 定义 ...................................

AIX千兆以太网卡的快速切换

2007-3-6 18:14:40 equalnull 来源：中华服务器网 点击:2855次 加入收藏夹

千兆以太网卡驱动提供了快速失败切换的功能，显著的提高了网络的可靠性，最大地的降低了关键业务应用中的网络中断时间，可实现毫秒级的切换。这一新的功能的实现需要两端口的千兆以太网卡的支持。自2004年七月起，AIX 5.2和5.3支持这一新的功能。 介绍

千兆以太网卡的快速端口切换是千兆以太网卡驱动的新的高可靠性功能，需要的硬件支持为IBM两端口的10/100/1000 Base-TX以太网卡和IBM两端口的千兆SX接口的网卡。千兆端口的切换借用双环FDDI失败切换的特点，双端口的千兆以太网卡连结到双环的FDDI网络，任一FDDI网络的失败，都会立刻触发失败时间，并切换到另一网络。

AIX提供了多种处理网络连接的失败的机制，不同的处理机制，相应的恢复时间有

所差异，如，HACMP，恢复时间大概是20-30秒，EtherChannel的恢复时间大概 是1-4秒。新的千兆以太网卡的切换是瞬间的，从链路失败到恢复新的链路，平均时间是0.003秒。之所以能达到毫秒级的恢复速度，是因为失败恢复发生在驱