一種基于SoPC的千兆以太網接口卡設計

發送單元負責將待發送的數據按照一定時序發送到MAC核，再通過GTX輸出到數據鏈路中。客戶端發送時序如圖4所示。

客戶端發送過程如下：

(1)當客戶端需要發送數據時，首先將第一個字節送到數據線(TXD)，同時將數據有效信號(TXDVLD)置高;

(2)當EMAC收到第一個字節后，返回一個應答信號(TXACK);

(3)客戶端收到應答信號后，將剩余數據按照字節發送，在數據發送完成之前，TXDLVD信號一直為高。

接收單元負責根據客戶端接收時序接收來自于MAC的數據。客戶端接收時序如圖5所示。

客戶端接收過程如下：

(1)當EMAC有數據發送到客戶端時，接收數據信號(RXD)和數據有效信號(RXDVLD)同時有效;

(2)接收單元根據RXD和RXDVLD接收來自EMAC的數據;

(3)當數據接收完成后，如果接收數據正確信號(RXGOODFRAME)有效，表示該幀數據正確，則將數據提交。如果數據錯誤信號(RXBADFRA ME)有效，表示該幀數據錯誤，則將數據丟棄。

2.5 軟件設計

在設計中，軟件負責完成系統的運行、設備的控制、系統各部分功能實現、以太網的TCP/IP協議的實現等功能。使用Xilinx提供的EDK下集成的工具SDK，使用C語言進行編程。

EDK提供第三方支持庫TRECK，它使用一種簡化的TCP/IP協議，并向用戶提供上層的API函數，實現了一種高效的、便于與SOPC實現的TCP /IP協議。

3 仿真與驗證

本論文采用Xilinx Virtex-5 FPGA芯片對千兆以太網接口板進行設計和實現，并采用Modelsim6.5d進行仿真驗證，采用ISE12.1進行綜合、布局布線、生成bit文件。

將生成的bit文件下載到自主設計的板卡中，并開發測試用例進行測試、驗證。實際測試結果表明：基于SoPC的千兆以太網接口板系統功能正確，傳輸速率達到了線速。

4 結束語

本文研究并設計了一種基于SoPC的千兆以太網接口卡，重點對其組成、工作流程、EMAC、時鐘管理、用戶邏輯設計和軟件設計等關鍵技術進行了描述，并開發測試用例進行測試驗證。經嚴格測試驗證表明，該千兆以太網接口板功能完全符合系統要求。

本文的研究對基于SoPC實現自主化的千兆以太網產品具有一定的工程參考價值。