基于SOPC千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，千兆以太網(wǎng)接口具有高可靠性、低成本、高速率等特點(diǎn)，且作為多數(shù)電子系統(tǒng)的最終控制端口而顯得越來越重要。而SOPC（可編程片上系統(tǒng)）技術(shù)具有可裁剪、易移植、體積小、拓展性強(qiáng)、軟硬件協(xié)調(diào)編程的特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的千兆以太網(wǎng)方案，基于SOPC的千兆以太網(wǎng)在性能、靈活性、應(yīng)用接口通用性上達(dá)到了良好的平衡，因而在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、高速接口數(shù)據(jù)交換平臺(tái)中具備較高的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用FPGA平臺(tái)的SOPC方案，搭設(shè)了靈活可編

2、程的千兆以太網(wǎng)控制器軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了較高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸。并且，給出了某雷達(dá)信息通過基于SOPC千兆以太網(wǎng)傳輸?shù)膽?yīng)用實(shí)現(xiàn)方案。主要的研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）本文論述了SOPC及NiosII軟核處理器的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)流程，并且給出了千兆以太網(wǎng)控制器的硬件系統(tǒng)平臺(tái)。完成了千兆以太網(wǎng)PHY芯片外圍電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了三速以太網(wǎng)MAC核與PHY芯片在1000/100/10M模式下的接口設(shè)計(jì)。最后，搭建了NiosII基本系統(tǒng)及SGDMA傳輸模塊，同

3、時(shí)分析了其控制機(jī)制、傳輸時(shí)序。
　?。?）介紹了基于SOPC千兆以太網(wǎng)控制器的軟件框架，同時(shí)研究了硬件抽象層開發(fā)、MAC核及SGDMA傳輸驅(qū)動(dòng)程序。隨后，對(duì)μC/OS-II操作系統(tǒng)進(jìn)行了移植并實(shí)現(xiàn)了基于NicheStack TCP/IP嵌入式協(xié)議棧的Socket網(wǎng)絡(luò)通信編程。
　?。?）對(duì)主要模塊的接口時(shí)序進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明傳輸時(shí)序、協(xié)議棧編解碼正確，系統(tǒng)功能正常。而且，網(wǎng)絡(luò)速率測(cè)試實(shí)驗(yàn)表明：在200 MHz主頻下，有效載荷

4、為1472字節(jié)，傳輸性能可達(dá)到184 Mb/s。此外，在設(shè)計(jì)的基于自定義UDP/IP協(xié)議棧的單線程測(cè)試程序中，網(wǎng)絡(luò)傳輸性能達(dá)到了358.2 Mb/s；而對(duì)于無UDP校驗(yàn)和計(jì)算的測(cè)試程序，傳輸性能接近千兆以太網(wǎng)傳輸極限。
　?。?）設(shè)計(jì)了光纖收發(fā)自定義模塊，完成光纖數(shù)據(jù)的緩存、編解碼、傳輸。最后，為了實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)與高速光纖等接口的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)應(yīng)用，設(shè)計(jì)了基于μC/OS-II設(shè)計(jì)了多任務(wù)應(yīng)用軟件程序，完成了數(shù)據(jù)交換的功能，達(dá)到了預(yù)期