基于SOPC千兆以太網的數據交換系統設計.pdf

1、隨著網絡技術的不斷發(fā)展，千兆以太網接口具有高可靠性、低成本、高速率等特點，且作為多數電子系統的最終控制端口而顯得越來越重要。而SOPC（可編程片上系統）技術具有可裁剪、易移植、體積小、拓展性強、軟硬件協調編程的特點，相比傳統的千兆以太網方案，基于SOPC的千兆以太網在性能、靈活性、應用接口通用性上達到了良好的平衡，因而在網絡數據傳輸、高速接口數據交換平臺中具備較高的應用價值。
　　本文采用FPGA平臺的SOPC方案，搭設了靈活可編

2、程的千兆以太網控制器軟硬件平臺，實現了較高速的網絡傳輸。并且，給出了某雷達信息通過基于SOPC千兆以太網傳輸的應用實現方案。主要的研究內容包括：
　?。?）本文論述了SOPC及NiosII軟核處理器的特點及設計流程，并且給出了千兆以太網控制器的硬件系統平臺。完成了千兆以太網PHY芯片外圍電路設計，實現了三速以太網MAC核與PHY芯片在1000/100/10M模式下的接口設計。最后，搭建了NiosII基本系統及SGDMA傳輸模塊，同

3、時分析了其控制機制、傳輸時序。
　?。?）介紹了基于SOPC千兆以太網控制器的軟件框架，同時研究了硬件抽象層開發(fā)、MAC核及SGDMA傳輸驅動程序。隨后，對μC/OS-II操作系統進行了移植并實現了基于NicheStack TCP/IP嵌入式協議棧的Socket網絡通信編程。
　?。?）對主要模塊的接口時序進行驗證，結果表明傳輸時序、協議棧編解碼正確，系統功能正常。而且，網絡速率測試實驗表明：在200 MHz主頻下，有效載荷

4、為1472字節(jié)，傳輸性能可達到184 Mb/s。此外，在設計的基于自定義UDP/IP協議棧的單線程測試程序中，網絡傳輸性能達到了358.2 Mb/s；而對于無UDP校驗和計算的測試程序，傳輸性能接近千兆以太網傳輸極限。
　　（4）設計了光纖收發(fā)自定義模塊，完成光纖數據的緩存、編解碼、傳輸。最后，為了實現千兆以太網與高速光纖等接口的數據交換系統應用，設計了基于μC/OS-II設計了多任務應用軟件程序，完成了數據交換的功能，達到了預期