基于 xilinx fpga 的无线通信 mac 层硬件平台开发

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn基于XilinxFPGA的无线通信MAC层硬件平台开发*孙啸（北京邮电大学无线新技术研究所，北京100876）摘要：SOPC是一种灵活、高效的SOC解决方案。本文详细阐述了一种利用XilinxSOPC开发工具，为GBPS无线通信系统MAC层设计硬件平台的方法，分析了在系统中起关键作用的芯片架构，给出了系统每个IP核的设计参数以及如何利用EDK开发环境进行详细设计。本平台经过长时间应用和测试，在整个系统中运行稳定，并且能够满足高速无线通信

2、的性能需求。关键词：通信技术；GBPS；FPGA；MAC中图分类号：TN929.53DevelopmentofMACLayerHardwarePlatforminWirelessCommunicationbasedonXilinxFPGASunXiao(WirelessTechnologyInnovationInstitute,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:SOPCisaflexiblean

3、defficientsolutionforSOC.Inthispaper,howtodesigntheGBPSwirelesscommunicationsystemMAClayerhardwareplatformusingXilinxSOPCtoolsisexpounded.ThepaperalsoanalyzesthearchitectureofPowerPc440embeddedmodulewhichplaysakeyroleinthesystem.TheparametersforeveryI

4、PcorethesystemusedandthedetaileddesignmethodinEDKenvironmentaregiven.Thishardwareplatformwhichhasbeenappliedandtestedforalongtimerunssteadilyinthewholesystemandcanmeetthedemandoftheperformanceinhighspeedwirelesscommunication.Keywords:Communication;GBP

5、S;FPGA;MAC0引言本文中的MAC层硬件平台应用于国家863计划课题“Gbps无线传输关键技术与试验系统研究开发”。平台的具体设计是基于该试验系统的ATCA(AdvancedTelecomComputingArchitecture)信号汇聚板。ATCA信号汇聚板提供系统与业务源之间的网络接口，并根据开发人员设计的MAC层[1]协议对业务数据进行特定处理。该汇聚板的核心模块是XilinxVirtex5-FX130TFPGA芯片（简称V5芯片）。本文描述的SOPC设计方案正是利用该芯片内嵌的Po

6、werPC440高性能处理器硬核、千兆以太网硬核以及Xilinx公司提供的其它IP软核来完成MAC层硬件平台设计。[2]SOPC即可编程片上系统，在一个芯片上通过编程来实现一整套嵌入式系统的搭建，所使用的芯片通常是FPGA。SOPC技术就是希望尽可能的在单片FPGA上集成大规模完整的电子系统，使电子电路系统在功能、规模、可靠性等指标，上市周期及其硬件升级等多方面达到综合上的最优化。本平台基于XilinxFX130T芯片进行SOPC设计，其片内PowerPC440处理器可以大大作者简介：孙啸（198

7、6-），男，硕士，无线通信新技术研究.E-mail:sunsmile2011@gmail.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn地降低外部电路设计的复杂度，降低物理层与MAC层间数据交换的复杂性和系统传输时延，极大地提高MAC处理的效率。同时，本设计方案中还大量使用了Xilinx公司的IP核。IP核的再利用，除了可以缩短芯片的设计时间，还能降低设计和制造的成本，提高系统的可靠性。而且，XilinxIP核的可重定制、剪裁和升级等等特点，为本平台的资源优化和性能提高

8、提供了很大的灵活性。本文首先介绍了XilinxSOPC开发环境以及Virtex5-FX130T内嵌的PowerPC440嵌入式硬核架构，然后分析了GBPS系统MAC层功能需求，并在此基础上重点描述了利用开发工具和XilinxIP核设计MAC层硬件平台的方法。1XilinxSOPC开发环境XilinxSOPC的主要开发工具为EDK(XilinxEmbeddedDevelopmentKit)。EDK能够让开发人员在XilinxFPGA上开发出一个完整的嵌入式系统。它包括以下三个部分：X