基于Xilinx FPGA的千兆以太网控制器的开发

　　一、千兆以太网技术简介

　　以太网技术是当今应用广泛的网络技术，千兆以太网技术继承了以往以太网技术的许多优点，同时又具有许多新的特性，例如传输介质包括光纤和铜缆，使用8B/10B的编解码方案，采用载波扩展和分组突发技术等。正是因为具有良好的继承性和许多优秀的新特性，千兆以太网已经成为目前局域网的主流解决方案。

　　千兆以太网利用了原以太网标准所规定的全部技术规范，其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE 802.3标准中所定义的管理对象。千兆以太网的关键技术是千兆以太网二层（MAC层）的交换与以太网接口的实现。随着多媒体应用的普及，千兆以太网必将成为各类以太网技术的主力军。

　　二、Xilinx的千兆以太网解决方案

　　1）IP的支持

　　Xilinx 提供了可参数化的10/1Gbps以太网媒体访问控制器功能LogiCORE解决方案。该核设计用来同最新的Virtex-5、Virtex-4和 Virtex-II Pro平台FPGA一起工作，并可以无缝集成到Xilinx设计流程中。吉比特级以太网媒体访问控制器核（GEMAC）是针对1Gb/s（Gbps）以太网媒体访问控制器功能的可参数化的LogiCORE IP解决方案。GEMAC核的设计符合 IEEE 802.3-2002规范。GWMAC核支持两个PHY端接口选项：GMII或RGMII。并且，Xilinx 全面的1Gb/s以太网解决方案包含吉比特MAC和PCS/PMA IP核产品。Xilinx吉比特以太网MAC解决方案还包括带有内置处理器本地总线（PLB）接口（PLB GEMAC）的配置。该配置通过Xilinx嵌入式开发套件（EDK）提供。GEMAC LogiCORE IP可以实现与1000 Base-X PCS/PMA或SGMII核的无缝集成，并提供3种选项用来与PHY器件接口：1000 BASE-X或10位接口（TBI）或SGMII。

　　GEMAC核非常适合开发高密度吉比特级以太网通信和存储设备，其关键特性有：

　　单速全双工11 Gbps MAC控制器；

　　设计符合IEEE 802.3-2002规范；

　　具有最小缓冲的直通操作，以最大限度地实现客户端接口的灵活性；

　　通过可选的独立微处理器中的接口进行配置和监控；

　　直接与以太网统计数据核接口，以便实现功能强大的统计数据收集；

　　通过MAC控制暂停帧实现对称的或非对称的可选的流程控制；

　　VLAN帧的可选技术支持符合IEEE 802.3-2002规范的要求；

　　支持任意长度的“jumbo帧”（可选）；

　　可选的地址滤波器，具有数量可选的地址表输入。

　　2）相应的开发板套件

　　Xilinx 提供的千兆以太网开发套件为Virtex-5 ML505/ML506开发板（使用的FPGA芯片为：XC5VLX50T-1FF1136），该开发板支持10/100兆、1/10吉以太网，加上 Xilinx公开的基于ML505/506的设计，可为基于以太网开发的设计提供全方位的参考。此外，ML505/506还具备SFP、PCI E、SATA以及SMA接口等其余吉比特接口，是学习和研发高速连接设备的理想平台。