基于FPGA的位寬可擴展多路組播復制的實(shí)現

摘 要：用VHDL語(yǔ)言在FPGA內部編程實(shí)現組播復制。本文介紹其實(shí)現方法，并給出了時(shí)序仿真波形。通過(guò)擴展，該設計可以支持多位寬、多路復制，因而具有較好的應用前景。
關(guān)鍵詞：FPGA VHDL 組播復制

1概述

組播是一種數據包傳輸方式，當有多臺主機同時(shí)成為一個(gè)數據包的接受者時(shí)，出于對帶寬和CPU負擔的考慮，組播成為了一種最佳選擇。在T比特路由器4X2.5G線(xiàn)路接口模塊的硬件實(shí)現中，我們需要將數據發(fā)送到不同的目的端口，而這些端口又不是所有的目的端口。根據數據攜帶的組播目的端口號可以實(shí)現數據的復制，這就是本文所提到的組播復制。我們用VHDL語(yǔ)言在FPGA內部編程將其實(shí)現。本文第2節給出用VHDL語(yǔ)言在FPGA內部編程實(shí)現組播復制的過(guò)程，第3節總結全文。

2實(shí)現

我們選用Altera公司Stratix GX系列EP1SGX40G FPGA芯片。Stratix GX 是Altera 系統級可編程芯片系列中的旗艦產(chǎn)品，把復雜的FPGA設計提升到了系統集成的新高度。Stratix GX器件具有多達20個(gè)全雙工收發(fā)器通道，每個(gè)通道的速率可高達3.125Gbps，滿(mǎn)足了高速背板和芯片間通信的需求，融合了業(yè)界最快的FPGA體系和高性能的數千兆收發(fā)器技術(shù)。另外，Stratix GX器件具有嵌入均衡電路，每個(gè)通道的功耗非常低，具有40英寸的FR4背板驅動(dòng)能力。Stratix GX器件也提供了具有專(zhuān)用動(dòng)態(tài)相位調整（DPA）電路的源同步差分信號，工作速率可高達1Gbps。

EP1SGX40G型號的FPGA具有41,250個(gè)邏輯單元(LE)，20個(gè)全雙工收發(fā)器通道，45個(gè)全雙工源同步通道，RAM總量3Mibt，14個(gè)DSP模塊；112個(gè)嵌入乘法器，8個(gè)PLL，芯片封裝為1020管腳BGA封裝。

用FPGA對四路組播復制的實(shí)現原理圖如圖1所示。數據data_in寫(xiě)入4個(gè)FIFO，根據組播目的端口號選擇輸出。數據格式定義：data(7 downto 0)數據、data(8)包頭指示（sop）、data(9)包尾指示（eop）、data(13 downto 10)組播目的端口號，13、12、11、10位分別表示a、b、c、d端口，高有效。主要程序如下：

圖1 四路組播復制實(shí)現原理圖

2.1.實(shí)體說(shuō)明

該程序已在A(yíng)LTERA公司的quartusII4.1環(huán)境下用VHDL編程實(shí)現，其仿真波形如圖2所示。

圖2 組播復制時(shí)序仿真圖

3 結束語(yǔ)

根據組播目的端口號，用VHDL語(yǔ)言對FPGA內部編程實(shí)現四路組播復制。仿真結果顯示，該程序完全符合設計要求。通過(guò)擴展，該設計可以應用于多路組播復制，同時(shí)，我們也可以容易地擴展數據的位寬，因而該設計具有較好的應用前景。

參考文獻：
1 S19202CBI30 GANGES Product Specification.AMCC公司,2002
2 Stratix Device Handbook. Altera公司，2004
3 邊計年,薛宏熙.用VHDL設計電子線(xiàn)路[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000