基于MPSoC的以太網接口設計與實現

網路接口數據包格式如圖3(b)所示，數據深度定義為變長，數據寬度為34位，為多核系統實時高效的數據傳輸提供良好的協調作用。第一個數據為系統網絡協議的路由包，其后一個數據為配置信息，稱為配置包。接著為不定長度有效數據包。有效數據包發送結束后，緊接著發送一個數據結束包。

網路數據包中不同包類型的格式定義，具體描述如圖4所示，數據高2位標識不同包格式類型。當高2位為11 B時，標識為路由包，其中第28～17位表示傳輸的數據長度，第16位到第9位定義數據源傳播的網絡坐標地址，低8位定義為數據通訊的目的網絡地址，剩下數據位定義為保留位。當高2位為10B時，標識為配置包，其他位根據通信需求，設置不同配置信息。當高2位為00B時，標識為數據包，剩余位為傳輸的有效數據信息。當高2位為01B時，標識為結束包，其它位為保留位。
2．2 接口時序圖
以太網控制器IP核接口時序如圖5(a)所示。主要有3類信號：時鐘信號、控制信號和數據信號。時鐘信號為clock。而控制信號有sof_ n、eof_n、scr_rdy_n，其中sof_n表示幀傳輸開始控制信號，eof_n為幀傳輸結束控制信號，scr_rdy_n為傳輸有效控制信號，控制信號均為低電平有效。用戶端數據信號為Data。網路接口側時序圖如圖5(b)所示。信號包括ip_stb、ip_ack、ip_fail、ip_fwd、ip_cancal、ip_sus pond。它們為多核系統網絡通訊的完成握手應答傳輸機制。控制信號均為高電平有效，ip_data是數據傳輸信號。

2．3 發送模塊設計
發送模塊完成數據以太網IP核接口到網路的數據接口協議轉換，如圖2所示。該模塊包括發送讀控制器，發送數據緩存模塊和發送寫控制器。發送讀控制器完成目的地址、源地址和數據類型的數據信息截斷，把傳播的有效數據寫入發送數據緩存模塊中，設計通過一個有限狀態機結合計數器來完成功能的實現。發送數據緩存模塊用一個異步FIFO來承擔，同時完成數據8～32位的數據寬度擴展，同時完成跨時鐘域數據傳輸任務。由于該模塊數據讀入是高時鐘頻率的8位數據，數據讀出是系統時鐘頻率下的32位數據，數據的流動是由慢到快的傳遞過程，因此選用一個深度為64的FIFO單元來承擔。發送寫控制模塊通過讀取緩存模塊中的數據，配置發送數據的有效信息，完成網絡數據包格式封裝，最后傳輸至多核系統通信網絡資源接口。
2．4 接收模塊設計
接收模塊承擔網絡數據包協議到以太網IP核接口協議轉換，包含接收寫控制器、接收數據緩存模塊和接收讀控制器。接收寫控制器模塊設計，通過網絡控制信號和FIFO標識信號以及當前狀態改變狀態機的狀態跳轉。根據不同狀態產生控制信號，實現網絡包、配置包、結束包和負載信息的截取，把傳播的有效數據寫入數據緩沖模塊。數據緩存模塊把32位網絡數據轉換到8位寬的以太網控制器接口數據，同時實現數據跨時鐘域傳輸任務。該數據流動方向，速度是由快到慢的過程，結合硬件邏輯資源和任務請求的頻度，該設計選用一個深度為1 024，寬度為32的異步FIFO單元來承擔。接收讀控制器模塊通過讀取緩存FIFO中數據，配置發送數據的源和目的網卡地址及幀類型，完成以太網數據幀的封裝，傳輸至以太網IP核用戶端接口。