基于Xilinx FPGA的千兆以太網(wǎng)控制器的開發(fā)

　　一、千兆以太網(wǎng)技術(shù)簡介

　　以太網(wǎng)技術(shù)是當今應用廣泛的網(wǎng)絡技術(shù)，千兆以太網(wǎng)技術(shù)繼承了以往以太網(wǎng)技術(shù)的許多優(yōu)點，同時又具有許多新的特性，例如傳輸介質(zhì)包括光纖和銅纜，使用8B/10B的編解碼方案，采用載波擴展和分組突發(fā)技術(shù)等。正是因為具有良好的繼承性和許多優(yōu)秀的新特性，千兆以太網(wǎng)已經(jīng)成為目前局域網(wǎng)的主流解決方案。

　　千兆以太網(wǎng)利用了原以太網(wǎng)標準所規(guī)定的全部技術(shù)規(guī)范，其中包括CSMA/CD協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及IEEE 802.3標準中所定義的管理對象。千兆以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是千兆以太網(wǎng)二層（MAC層）的交換與以太網(wǎng)接口的實現(xiàn)。隨著多媒體應用的普及，千兆以太網(wǎng)必將成為各類以太網(wǎng)技術(shù)的主力軍。

　　二、Xilinx的千兆以太網(wǎng)解決方案

　　1）IP的支持

　　Xilinx 提供了可參數(shù)化的10/1Gbps以太網(wǎng)媒體訪問控制器功能LogiCORE解決方案。該核設計用來同最新的Virtex-5、Virtex-4和 Virtex-II Pro平臺FPGA一起工作，并可以無縫集成到Xilinx設計流程中。吉比特級以太網(wǎng)媒體訪問控制器核（GEMAC）是針對1Gb/s（Gbps）以太網(wǎng)媒體訪問控制器功能的可參數(shù)化的LogiCORE IP解決方案。GEMAC核的設計符合 IEEE 802.3-2002規(guī)范。GWMAC核支持兩個PHY端接口選項：GMII或RGMII。并且，Xilinx 全面的1Gb/s以太網(wǎng)解決方案包含吉比特MAC和PCS/PMA IP核產(chǎn)品。Xilinx吉比特以太網(wǎng)MAC解決方案還包括帶有內(nèi)置處理器本地總線（PLB）接口（PLB GEMAC）的配置。該配置通過Xilinx嵌入式開發(fā)套件（EDK）提供。GEMAC LogiCORE IP可以實現(xiàn)與1000 Base-X PCS/PMA或SGMII核的無縫集成，并提供3種選項用來與PHY器件接口：1000 BASE-X或10位接口（TBI）或SGMII。

　　GEMAC核非常適合開發(fā)高密度吉比特級以太網(wǎng)通信和存儲設備，其關(guān)鍵特性有：

　　單速全雙工11 Gbps MAC控制器；

　　設計符合IEEE 802.3-2002規(guī)范；

　　具有最小緩沖的直通操作，以最大限度地實現(xiàn)客戶端接口的靈活性；

　　通過可選的獨立微處理器中的接口進行配置和監(jiān)控；

　　直接與以太網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)核接口，以便實現(xiàn)功能強大的統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集；

　　通過MAC控制暫停幀實現(xiàn)對稱的或非對稱的可選的流程控制；

　　VLAN幀的可選技術(shù)支持符合IEEE 802.3-2002規(guī)范的要求；

　　支持任意長度的“jumbo幀”（可選）；

　　可選的地址濾波器，具有數(shù)量可選的地址表輸入。

　　2）相應的開發(fā)板套件

　　Xilinx 提供的千兆以太網(wǎng)開發(fā)套件為Virtex-5 ML505/ML506開發(fā)板（使用的FPGA芯片為：XC5VLX50T-1FF1136），該開發(fā)板支持10/100兆、1/10吉以太網(wǎng)，加上 Xilinx公開的基于ML505/506的設計，可為基于以太網(wǎng)開發(fā)的設計提供全方位的參考。此外，ML505/506還具備SFP、PCI E、SATA以及SMA接口等其余吉比特接口，是學習和研發(fā)高速連接設備的理想平臺。