基于Altera FPGA的千兆以太网实现方案

网络正在成为当今社会通信的骨干力量,现代化的设备迫切需要解决如何简捷高速的接入问题,描述了基于FPGA的嵌入式技术.利用Altera公司的千兆以太网IP核,简要介绍使用Ahem的QuartusⅡ和niosⅡ IDE工具的设计流程设计千兆以太网控制器的方案.     

基于FPGA的千兆以太网设计

千兆以太网拥有传输速度快、传输距离远、稳定可靠等优点,是当前嵌入式系统的应用热点。FPGA拥有丰富的逻辑和管脚资源,常用于高速数据处理和通信的嵌入式系统。本文描述一个基于FPGA的千兆以太网系统的设计,本设计在硬件上主要使用千兆以太网PHY芯片88E1111和Altera公司的StratixⅢ系列的FPGA,在FPGA的逻辑上实现NiosⅡ嵌入式系统和以太网的MAC控制器,在NiosⅡ系统的软件上移植入MicroC／OS-Ⅱ实时多任务操作系统和NicheStackTCP／IP协议堆栈。在FPGA上实现千兆以太网设计,有效提高了系统的可靠性和集成性,充分扩展FPGA的功能。     

基于SoPC的千兆以太网接口卡的设计和实现

研究并设计了一种基于SoPC的千兆以太网接口卡,重点对千兆以太网接口卡的组成、工作流程、EMAC、时钟管理、用户逻辑设计和软件设计等关键技术进行了描述,并基于Xilinx平台验证了千兆以太网接口卡的有效性。本文的研究为基于SoPC实现自主化的千兆以太网产品具有一定的工程参考价值。     

基于SOPC技术的GigE接口X光图像采集系统

设计并实现了一个医学成像设备专用的千兆以太网接口X光图像采集系统。该设计采用SOPC技术,使用Altera公司的三速以太网IP核和自定义以太网打包模块,实现了千兆以太网传输。测试表明,该系统性能稳定,传输速度高,有效地满足了X光机系统的要求。     

千兆位以太网

1 千兆位以太网技术的标准及适用性 千兆位以太网的传输速率为1Gbps,是传统以太网的100倍。新的千兆位以太网标准与近1亿个以太网节点的安装基础保持兼容,维持以太网最初标准中的GSMA/CD访问方法,并包含全双工以及半双工操作模式,使目前的以太网用户能充分利用原有的投资。千兆位以太网标准将支持多模和单模光纤、短程铜线电缆(STP)以及远程铜线UTP(见表1)。     

以太网技术的发展与应用

本文从以太网的发展历程、千兆以太网技术简介、万兆以太网技术简介、以太网的安全技术、以太网的QoS、以太网的测试、以太网的应用等方面,详细地介绍了以太网技术的发展与应用。     

X-ray Image Capture System with Gigabit Ethernet Interface Based on SOPC Technique

设计并实现了一个医学成像设备专用的千兆以太网接口X光图像采集系统.该设计采用SOPC技术,使用Altera公司的三速以太网IP核和自定义以太网打包模块,实现了千兆以太网传输.测试表明,该系统性能稳定,传输速度高,有效地满足了X光机系统的要求.     

VLAN及在千兆以太网MAC中的实现

在分析IEEE 802.1Q协议的基础上,研究了千兆以太网媒体接入控制器(Media Access Control,MAC)中虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)的实现方法,详细介绍了系统接收数据包与发送数据包的详细工作流程。结合各种VLAN划分策略的特点,分析了采用VLAN技术解决实际应用中需要区分不同帧格式的特殊需求。基于Altera FPGA设计了一种千兆全双工以太网MAC,实现了千兆以太网VLAN数据帧的收发,并对不同类型的帧进行了区分。通过现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)验证表明,设计能够完成千兆以太网VLAN数据帧的收发、区分功能,满足设计要求。     

基于DSP的千兆以太网接口设计

在高速信息处理系统中,DSP与其他模块间的通信能力已成为限制系统处理能力的瓶颈。千兆以太网技术具有传输速率高、距离远和成本低的优点,能够满足DSP高速远程数据传输的要求。以TI公司的TMS320C6455DSP芯片和VITESSE公司的VSC8201物理层芯片为例,从千兆以太网的接口电路设计,硬件接口驱动程序设计两个方面进行了研究,在TMS320C6455上实现了高速千兆以太网接口。实验结果显示,基于DSP的千兆以太网传输效率可达31%。     

基于FPGA的千兆以太网交换芯片的设计

千兆以太网（Gigabit Ethemet）技术目前被广泛应用于局域网中，千兆以太网二层（MAC层）交换芯片是千兆以太网中的关键芯片。文章介绍了一种基于FPGA的8端口千兆以太网交换芯片的实现方案．并且给出了仿真验证结果。结果表明，该设计方案是可行的。     

基于千兆以太网的红外热像仪数据传输

对于某红外线阵探测系统的高速大数据量传输,USB总线或百兆以太网等传输手段在距离和速度上已不能胜任,为此设计了基于FPGA的千兆以太网传输系统并成功应用于某型线阵探测系统中。文中通过对千兆以太网实现技术的深入分析和对线阵探测系统需求的实际考虑,采用简化且合理的方案在FPGA内部逻辑实现全双工MAC,实现了红外线阵探测器图像及上位机控制命令包的双向高速实时传输,且方法简单、性能良好,具有一定优势。     

基于千兆以太网的CCD相机设计

基于目前国内科学级CCD相机普遍采用USB2.0,其传输速度较低,传输距离较短的现状,设计了一款基于千兆以太网接口的CCD相机。采用Altera公司的Cyclone II系列FPGA建立NIOS II软核做控制器,采用物理层(PHY)芯片加数据链路层(MAC)芯片的结构建立千兆以太网传输系统。实验中传输速率最高可达700 Mb/s,传输距离可达50m,从而解决了现存CCD相机存在的两大问题。     

千兆以太网SOPC系统的实现

网络正在成为当今社会通用通信的骨干力量,现代化的设备迫切需要解决如何简洁高速的接入问题。涉及了基于FPGA的嵌入式技术。简要介绍了使用Xilinx的EDK和ISE等工具的设计流程和设计实现支持TCP/IP协议的10M/100M/1000M以太网SOPC系统的工程实例,并对涉及的关键技术进行了说明,列出了实物系统的指标测试结果。     

基于以太网通信的远程监护系统的设计

实现以太网互联是当前嵌入式系统发展的热点领域和重要方向,这里提出一种将internet技术应用于嵌入式分布式远程监控系统中的方法,将嵌入式系统与web技术相结合进行监控系统web服务器的开发。详细介绍了dspic33f单片机以及ENC28j60以太网控制器的嵌入式web服务器系统的设计,包括其硬件构成及软件设计,不仅使现场设备得到了更高效地控制,也为企业的管理人员提供了一个更好的监控平台。     

千兆自适应以太网交换机设计

基于千兆以太网交换控制芯片BCM53114S和物理层芯片BCM54684设计自适应以太网交换机。完成了系统设计设计,包括核心控制模块、复位模块、电源模块、配置模块等,并进行了系统统调测试。本设计突出的特点是千兆以太网对现有10/100 M以太网的兼容性、芯片高度集成、组网简单、具备生成树功能、自动虚拟局域网（VLAN）切割以及快速故障侦测和修复功能。相对同类产品,这里方案芯片整合度很高,模块化架构使得硬件线路设计比较简单,为数据的高速稳定传输和电磁辐射的抑制提供保证。     

高速局域网技术的发展

对近年来出现的几种高速局域网技术，如快速以太网、千兆以太网、交换式以太网等作了详细的介绍。     

基于CPCI的多路E1传输以太网研究

目前大部分IP转E1设备还没有紧致型外围器件互联接口（CPCI）,这里采用RC6105作为多路E1传输以太网的转换芯片,提出了一个带CPCI接口的四路E1传输一路以太网数据的设计方案,使设备通过CPCI总线与工控机无缝连接。介绍了基于CPCI的多路E1传输以太网的整体解决方案,涉及到网络物理接口器件（PHY）和介质访问控制器（MAC）的标准媒体独立接口（MII）连接,帧映射通用成帧规程、以太网帧封装映射及重组还原问题。     

双速自适应以太网MAC设计及FPGA验证

嵌入式以太网有着广泛的应用,是目前嵌入式系统研究的一个重要领域。设计了嵌入式以太网的媒体访问控制器（MAC）。简单介绍了以太网MAC子层协议;用Verilog-HDL设计了10/100Mb/s自适应以太网控制器,其中包括片上总线总线口、发送模块、接收模块和流量控制模块等几部分;建立了相关测试向量,在ModelSimPLUS6.4SE软件中进行了仿真和调试,并成功用ALTERA的FPGA进行了验证;逻辑仿真和物理板级验证结果都表明该设计实现了10/100Mb/s以太网通信的相关功能。     

基于xBridge2.0的远程网桥的设计及实现

基于解决在E1上传输以太网的问题,完成LAN和WAN相互之间的协议转换功能,以达到以太网延伸的目的,设计实现了一个基于xBridge2.0的远程网桥,描述了xBridge2.0的主要特性以及网桥各部分电路的具体实现方法和各部分电路完成的功能,并对网桥的性能进行了说明。通过实验,验证了方案的可行性,设计已应用于产品中,实现了将以太网的有效数据帧通过广域网来透明传输,从而将以太网传输距离拉长。