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《基于FPGA的高速传输接口的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要随着高速网络的不断发展，网络设备的处理带宽和吞吐量与日俱增。这对数据传输接口设计的要求越来越高，难度也越来越大，无论是采取并行传输方式还是串行传输方式，都面临着巨大的挑战。目前高速并行接口设计大多使用基于系统包接口协议第四级第二版(SPI4.2协议，SystemPacketInterfaceProtocollevel4,phase2)的专利软核(IntellectualPropertyCore)，虽然省去了SPI4.2协议的解析过程，但是这些专利软核价格昂贵，灵活性差，不利于调试；广泛应用于高速串行接口设计的是Xilinx公司推出
2、的Aurora串行传输协议，该协议对数据帧格式的定义并不十分合理，会产生一定的资源浪费。本文结合10G光纤网数据包监控系统的设计需求，提出一种基于FPGA(FieldProgrammableGateArray)实现的，满足高速率、高效率、高灵活性、低开销的接口设计方案。在该方案中高速并行接口设计部分，没有使用现有的专利软核实现SPI4.2协议的解析，而是自行设计，在311MHz时钟域把数据包从SPI4.2协议规定的传输格式转换为系统内部需要的格式；并且修改了常用的异步FIFO设计方案，使其更适应当前系统的工作环境。在高速串行传输接口设
3、计部分，首先对Aurora协议做出改进，合理设计帧格式，提高网络带宽利用率；其次，调用Xilinx公司推出的RocketI/O收发器，实现串行数据的高速传输；此外，引入同步、可靠性检测、流量控制和差错控制等机制，保证网络传输的正确性。最后，本文还简要地介绍了对高速传输接口的仿真和测试方案。本文提出的设计方案切实可行，已经在FPGA上得到了实现。关键词：现场可编程门阵列,高速并行接口,高速串行接口,系统包接口协议第四级第二版IAbstractAsthedevelopmentofhigh-speedinternet,theprocessi
4、ngbandwidthandthethroughputofnetworkequipmentsincreasesteadily,andmuchmorerequirementsanddifficultiesareneededinthedesignofdatatransmissioninterface.Thatwillbeachallengefordesignersnomatterparallelorserialmethodisadopted.NowadaystheIntellectualPropertyCorebasedonSPI4.2P
5、rotocol(SystemPacketInterfaceProtocollevel4,phase2)iswidelyusedinhigh-speedparallelinterfacedesign,althoughit’sunnecessarytoanalyzeSPI4.2Protocol,theIPCoreisquiteexpensive,andnotflexibleenoughforplacinganddebugging.AndAuroraProtocolproducedbyXilinxInc.isusedfrequentlyin
6、high-speedserialinterfacedesign,thedefinitionofdataframeofthisprotocolisnotveryreasonable,whichcouldwasteresources.Amethodonhowtodesignahigh-speed,high-efficiency,high-flexibilityandlow-costinterfacebasedonFPGAispresentedinthisthesisaccordingtotherequirementsof10Gigabit
7、spacketsmonitorsystemoverSONET.Inthepartofhigh-speedparallelinterfacedesign,SPI4.2Protocolparserwhichworksin311MHzclockdomainisdesignedlocally,insteadofusingIPCore,tochangetheformatofpacketsdefinedbySPI4.2Protocolintotheformatrequiredinthesystem;andaswell,normalmethodfo
8、rasynchronousFIFOdesignismodifiedaccordingtotheworkingenvironment.Inthepartofhigh-speedserialinterfacedesign,f
