采用Virtex-5嵌入式三模以太網(wǎng)MAC進(jìn)行設(shè)計(jì)

媒體獨(dú)立接口(MII)，吉比特媒體獨(dú)立接口(GMII)和簡(jiǎn)化的吉比特媒體獨(dú)立接口（RGMII）是并行接口。它們通常連接到一個(gè)外部物理層(PHY)芯片以提供速率為 10/100/1000 Mbps 的BASE-T功能。同時(shí)它還支持速率為 10/100 Mbps的半雙工操作以及各種速率條件下的全雙工操作。

串行吉比特媒體獨(dú)立接口和1000 BASE-X是串行接口，它們使用以太網(wǎng) MAC中的物理編碼子層(PCS)和物理媒體接入子層(PMA)部分。它們連接到Virtex-5 RocketIO GTP串行收發(fā)器。當(dāng)與并行接口一起使用時(shí)，SGMII提供了速率為10/100/1000 Mbps的全雙工BASE-T功能。該串行接口大大減少了與外部PHY芯片相連的引腳數(shù)量。

當(dāng)將以太網(wǎng) MAC配置成1000 BASE-X模式時(shí)，PCS/PMA模塊與RocketIO收發(fā)器一起工作，能夠提供與吉比特轉(zhuǎn)換器(GBIC)或者小型可插式(SFP) 光纖收發(fā)器進(jìn)行直接連接所需要的所有功能。這可以避免1000 BASE-X網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所需的外部PHY芯片。

控制接口

主機(jī)接口為接入以太網(wǎng) MAC模塊配置寄存器提供了通道。配置選項(xiàng)的示例中包括巨幀使能、暫停、單播地址設(shè)置以及幀檢驗(yàn)序列生成。

可以通過通用主機(jī)總線或者設(shè)備控制寄存器(DCR)總線（當(dāng)與處理器連接時(shí)）對(duì)主機(jī)接口進(jìn)行訪問。另外，每個(gè)以太網(wǎng) MAC還有一個(gè)可選的管理數(shù)據(jù)I/O (MDIO)接口。它允許對(duì)外部PHY的管理寄存器和以太網(wǎng) MAC中PCS/PMA內(nèi)部的物理接口管理寄存器進(jìn)行訪問。

客戶端接口

發(fā)送器的客戶端接口將幀傳送給以太網(wǎng) MAC。當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)小于最短的以太網(wǎng)幀長(zhǎng)度時(shí)，發(fā)送器將該數(shù)據(jù)加長(zhǎng)，并且保持最小的幀間距；但是，您可以增加間隔的長(zhǎng)度，還可以通過配置發(fā)送器在幀中添加一個(gè)幀檢驗(yàn)序列。一個(gè)單獨(dú)的流控制接口允許您生成暫停幀。在半雙工模式下，信號(hào)發(fā)送之間存在沖突，在有效沖突情況下，需要進(jìn)行幀重發(fā)。

接收器接口檢驗(yàn)傳入幀和信號(hào)幀誤差。這里分別提供了好幀信號(hào)和壞幀信號(hào)。還可以通過配置以太網(wǎng)MAC以便在檢測(cè)到有效的暫停幀之后，暫停和重新啟動(dòng)幀傳輸。

客戶端接口的數(shù)據(jù)的寬度通常是8位或者16位。8位接口主要針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)應(yīng)用，它利用一個(gè)125 MHz的時(shí)鐘產(chǎn)生1,000 Mbps的數(shù)據(jù)率。當(dāng)使用16比特模式時(shí)，可以在不提高客戶端接口時(shí)鐘頻率的條件下將數(shù)據(jù)率提高到2,000 Mbps。

每個(gè)以太網(wǎng) MAC都會(huì)輸出一些統(tǒng)計(jì)向量，其中含有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通路上所看到的以太網(wǎng)幀的信息。Xilinx CORE Generator™軟件免費(fèi)提供了一個(gè)外部統(tǒng)計(jì)模塊。該統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)每個(gè)以太網(wǎng) MAC的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通路上的所有統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行累加。

Virtex-5 以太網(wǎng) MAC 的新特性

在 Virtex-4 FPGA中，僅僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通路就會(huì)消耗多達(dá)四個(gè)全局時(shí)鐘緩沖器：其中兩個(gè)分別用于發(fā)送和接收客戶端接口邏輯，另外兩個(gè)分別用于發(fā)送和接收的物理接口邏輯。在 Virtex-5 FPGA 中，Xilinx添加了一個(gè)時(shí)鐘使能特性。您可以把生成的時(shí)鐘用于所有客戶端邏輯的物理接口。內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘使能，為在每個(gè)接口保持正確的數(shù)據(jù)吞吐率提供了一個(gè)方法。這種方法使所需的時(shí)鐘緩沖器數(shù)目減少了一半。

DCR 總線尋址

現(xiàn)在Virtex-5 DCR接口為每個(gè)以太網(wǎng) MAC提供了一個(gè)單獨(dú)的基地址。這使得共享 DCR 總線接口對(duì)軟件驅(qū)動(dòng)程序成為透明的。軟件不再需要知道每個(gè)單獨(dú)以太網(wǎng) MAC的位地址；硬件根據(jù)基地址自動(dòng)選擇正確的比特位。

串行接口改動(dòng)

Xilinx對(duì)串行接口的操作做了一些改動(dòng)。隨著一個(gè)可編程鏈接計(jì)時(shí)器的加入，自動(dòng)檢測(cè)功能變得更加靈活。您可以在改變自動(dòng)檢測(cè)進(jìn)程時(shí)序的同時(shí)縮短仿真時(shí)間。