基于Virtex-5器件中的嵌入式三态以太网MAC模块的功能集设计.doc
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1、基于Virtex-5器件中的嵌入式三态以太网MAC模块的功能集设计以太网是一个占据绝对优势的固线连接标准。Xilinx Virtex-5以太网媒体接入控制器(以太网MAC)模块提供了专用的以太网功能,它和Virtex-5 RockeTIO GTP收发器以及 SelecTIO技术相结合,能够让用户与各种网络设备进行连接。Virtex-5器件中,以太网MAC 模块作为一个硬件块集成在FPGA内部。在Xilinx设计环境中,以太网MAC是一个库原语,名为TEMAC。该原语包括一对10/100/1000 Mbps 的以太网MAC。每个Virtex-5 LXT器件含有四个以太网MAC 模块;因此,一个V
2、irtex-5 LXT设计能够融合两个TEMAC原语。利用标准的Xilinx产品,您可以建立一系列度身定制的数据包处理和网络端点产品。Xilinx还提供了一种超频模式,它能够使底板的连接速率高达2,000 Mbps。基于Virtex-4 FX以太网MAC,Xilinx开发出了Virtex-5以太网MAC,较之前者,后者在全局时钟使用、串行接口的灵活性以及软件控制复杂度方面都有了较大的改进。本文将介绍Virtex-5器件中的以太网MAC模块的功能集,同时描述Virtex-5和Virtex-4 FX以太网MAC之间的区别,指出一些潜在的应用,探索如何使用标准的Xilinx工具将以太网MAC融入用户
3、的设计。支持的接口Virtex-5以太网MAC完全符合IEEE802.3规范。图1显示了一个以太网MAC的模块结构图。您可以单独配置每个以太网MAC的物理接口,使其作为五种不同的以太网接口中的一种进行工作。媒体独立接口(MII),吉比特媒体独立接口(GMII)和简化的吉比特媒体独立接口(RGMII)是并行接口。它们通常连接到一个外部物理层(PHY)芯片以提供速率为10/100/1000 Mbps的BASE-T 功能。同时它还支持速率为10/100 Mbps的半双工操作以及各种速率条件下的全双工操作。串行吉比特媒体独立接口和1000 BASE-X是串行接口,它们使用以太网MAC中的物理编码子层(
4、PCS)和物理媒体接入子层(PMA)部分。它们连接到Virtex-5 RockeTIO GTP串行收发器。当与并行接口一起使用时, SGMII 提供了速率为10/100/1000 Mbps的全双工BASE-T功能。该串行接口大大减少了与外部PHY芯片相连的引脚数量。当将以太网MAC配置成1000 BASE-X模式时, PCS/PMA模块与RockeTIO收发器一起工作,能够提供与吉比特转换器(GBIC)或者小型可插式(SFP)光纤收发器进行直接连接所需要的所有功能。这可以避免1000 BASE-X网络应用所需的外部PHY芯片。控制接口主机接口为接入以太网MAC模块配置寄存器提供了通道。配置选项
5、的示例中包括巨帧使能、暂停、单播地址设置以及帧检验序列生成。可以通过通用主机总线或者设备控制寄存器(DCR)总线(当与处理器连接时)对主机接口进行访问。另外,每个以太网MAC还有一个可选的管理数据I/O(MDIO)接口。它允许对外部PHY的管理寄存器和以太网MAC中PCS/PMA内部的物理接口管理寄存器进行访问。客户端接口发送器的客户端接口将帧传送给以太网MAC。当接收到的数据小于最短的以太网帧长度时,发送器将该数据加长,并且保持最小的帧间距;但是,您可以增加间隔的长度,还可以通过配置发送器在帧中添加一个帧检验序列。一个单独的流控制接口允许您生成暂停帧。在半双工模式下,信号发送之间存在冲突,在
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- 基于 Virtex 器件 中的 嵌入式 三态 以太网 MAC 模块 功能 设计
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