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基于FPGA的UDP千兆以太網(wǎng)光通信

CHANBAEK ? 來(lái)源:FPGA Zone ? 作者:FPGA Zone ? 2023-08-31 11:26 ? 次閱讀
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概述

本文介紹一個(gè)FPGA開(kāi)源項(xiàng)目:UDP千兆以太網(wǎng)通信。利用SFP接口,可以通過(guò)使用SFP轉(zhuǎn)RJ45模塊或者直接使用光纖進(jìn)行以太網(wǎng)通信。

本工程主要是圍繞“Tri Mode Ethernet MAC”IP核以及“1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII”IP核建立。其中,“Tri Mode Ethernet MAC”IP作為以太網(wǎng)MAC,通過(guò)GMII接口與“1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII”IP核進(jìn)行核間通信。

軟硬件平臺(tái)

軟件平臺(tái) :Vivado 2017.4;

硬件平臺(tái) :XC7Z035FFG676-2;

IP核參數(shù)配置

Tri Mode Ethernet MAC

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  • 該工程使用千兆速率,選擇 1Gbps

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  • 接口選擇 **Internal ** ,因?yàn)樵揑P核通過(guò)GMII接口與“1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII”通信,不需要產(chǎn)生外部物理接口;
  • MAC速率選擇 1000Mbps ,與“1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII”1000BASEX通信標(biāo)準(zhǔn)匹配;
  • 內(nèi)部時(shí)鐘源選擇1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII IP核提供的user clk2;
  • 選擇 AXI-Lite 接口,對(duì)IP核參數(shù)進(jìn)行配置;
  • AXI-Lite接口時(shí)鐘同樣選擇user_clk2,即 125Mhz ;
  • Shared Logic與Features保持默認(rèn)即可。

1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII

  • Ethernet MAC選擇 Tri Mode Ethernet MAC ;

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  • 該IP核采用1000BASEX模式,因此將速度設(shè)為 1G ;

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  • 選擇 **1000BASEX **標(biāo)準(zhǔn);

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  • 物理接口為 **GTX **收發(fā)器作為SFP接口;
  • 時(shí)鐘源選擇GTX收發(fā)器的輸出時(shí)鐘 **TXOUTCLK ** ;
  • 不使用MDIO接口配置IP核;
  • 選擇自協(xié)商功能;

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  • Shared Logic選擇將共享邏輯包含在IP核內(nèi);

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接口互聯(lián)

上述兩個(gè)IP核之間通過(guò)GMII接口進(jìn)行通信,Tri Mode Ethernet MAC工作時(shí)鐘源采用1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII輸出的125Mhz的userclk2,GMII接口各信號(hào)與userclk2時(shí)鐘同步。

圖片

功能測(cè)試

該Vivado工程實(shí)現(xiàn)的功能為千兆以太網(wǎng)光纖數(shù)據(jù)回環(huán)傳輸。在電腦端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手向FPGA板卡發(fā)送長(zhǎng)度小于1472字節(jié)的數(shù)據(jù)包,F(xiàn)PGA收到數(shù)據(jù)后解析、緩存用戶(hù)數(shù)據(jù),最后回傳給電腦端,數(shù)據(jù)傳輸方案如下圖所示:

圖片

其中uiudp_stack數(shù)據(jù)位寬為64bits,而Tri Mode Ethernet MAC數(shù)據(jù)位寬為8bits,因此二者之間需要插入FIFO進(jìn)行數(shù)據(jù)位寬以及時(shí)鐘域轉(zhuǎn)換。

通過(guò)wireshark軟件對(duì)電腦和FPGA之間傳輸?shù)腢DP數(shù)據(jù)包進(jìn)行捕獲,部分結(jié)果如下圖所示:

圖片

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