采用Virtex-5嵌入式三模以太網(wǎng)MAC進(jìn)行設計

媒體獨立接口(MII)，吉比特媒體獨立接口(GMII)和簡(jiǎn)化的吉比特媒體獨立接口（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芯片相連的引腳數量。

當將以太網(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 )應用所需的外部PHY芯片。

控制接口

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

可以通過(guò)通用主機總線(xiàn)或者設備控制寄存器(DCR)總線(xiàn)（當與處理器連接時(shí)）對主機接口進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。另外，每個(gè)以太網(wǎng) MAC還有一個(gè)可選的管理數據I/O (MDIO)接口。它允許對外部PHY的管理寄存器和以太網(wǎng) MAC中PCS/PMA內部的物理接口管理寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

客戶(hù)端接口

發(fā)送器的客戶(hù)端接口將幀傳送給以太網(wǎng) MAC。當接收到的數據小于最短的以太網(wǎng)幀長(cháng)度時(shí)，發(fā)送器將該數據加長(cháng)，并且保持最小的幀間距；但是，您可以增加間隔的長(cháng)度，還可以通過(guò)配置發(fā)送器在幀中添加一個(gè)幀檢驗序列。一個(gè)單獨的流控制接口允許您生成暫停幀。在半雙工模式下，信號發(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)。

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

客戶(hù)端接口的數據的寬度通常是8位或者16位。8位接口主要針對標準的以太網(wǎng)應用，它利用一個(gè)125 MHz的時(shí)鐘產(chǎn)生1,000 Mbps的數據率。當使用16比特模式時(shí)，可以在不提高客戶(hù)端接口時(shí)鐘頻率的條件下將數據率提高到2,000 Mbps。

每個(gè)以太網(wǎng) MAC都會(huì )輸出一些統計向量，其中含有發(fā)送和接收數據通路上所看到的以太網(wǎng)幀的信息。Xilinx CORE Generator™軟件免費提供了一個(gè)外部統計模塊。該統計模塊對每個(gè)以太網(wǎng) MAC的發(fā)送和接收數據通路上的所有統計信息進(jìn)行累加。

Virtex-5 以太網(wǎng) MAC 的新特性

在 Virtex-4 FPGA中，僅僅實(shí)現數據通路就會(huì )消耗多達四個(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(hù)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(hù)端邏輯的物理接口。內部產(chǎn)生的時(shí)鐘使能，為在每個(gè)接口保持正確的數據吞吐率提供了一個(gè)方法。這種方法使所需的時(shí)鐘緩沖器數目減少了一半。

DCR 總線(xiàn)尋址

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

串行接口改動(dòng)

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