基于FPGA的FC交换机线卡设计与实现
本文选题:光纤通道协议 + 交换机线卡 ; 参考:《电子科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:光纤通道(Fibre Channel,FC)技术是一种可靠性高,传输速度快,实时性强的传输技术。在网络高速发展的今天,海量数据的传输存储显得尤为重要,与信息传输相关的可靠性问题一直都是研究的热点。光纤通道技术由于它优良的特性,使其成为网络传输中的重要技术。光纤通道技术能够应用于存储区域网络和航空电子系统中,光纤通道交换机是交换网络中的关键设备,也是存储区域网络中的核心设备,能够实现数据的传输和交换。本论文通过对光纤通道技术协议的研究,设计了一款光纤通道交换机,该交换机传输速率能够达到2.125Gbps,传输性能好,结构简单。对该交换机进行模块化划分,采用硬件描述语言Verilog实现,并进行功能仿真和调试。本文首先介绍光纤通道技术的背景及发展状况,并对光纤通道协议做了简单描述,着重描述光纤通道的服务类型,分层结构,拓扑类型和节点组成。随后本文在光纤通道协议基础上,通过分层模块化划分,设计了应用于点对点传输技术的端口,主要包括FC-0层,FC-1层,FC-2P层的设计实现。本文随后在光纤通道端口的基础上,对现有的交换机做简单介绍,对现有的交换结构和调度算法做了大量的研究和对比,并设计了本课题研究的光纤通道交换机。FC交换机设计的核心是内部的交换结构和调度算法,本文交换结构采用的是CICQ输入及交叉点联合排队缓存结构,输入调度采用LQD调度算法,输出调度采用RR调度。通过对各功能模块的设计,提出了整体的交换机设计架构,并对内部的切分策略,重组策略,路由策略做了详细描述。最后对本文设计的交换机线卡进行功能仿真并在FPGA上进行具体实现,并简单介绍了FPGA的调试验证平台,其中采用modelsim软件进行功能仿真,采用Xilinx的virtex-5系列XC5VFX70T的FPGA开发板进行具体实现,采用chipscope在线调试助手进行调试,并给出了最后的仿真和调试波形图。仿真调试结果表明本课题设计的交换机功能正确,且性能良好。
[Abstract]:Fiber Channel Channel (FCC) is a high reliability, high speed and real time transmission technology.With the rapid development of network, the transmission and storage of mass data is particularly important, and the reliability related to information transmission has always been a hot topic.Because of its excellent characteristics, fiber channel technology has become an important technology in network transmission.Optical fiber channel technology can be used in storage area network and avionics system. Optical fiber channel switch is the key equipment in switching network and the core device in storage area network. It can realize data transmission and exchange.Based on the research of optical fiber channel protocol, a fiber channel switch is designed in this paper. The transmission rate of the switch can reach 2.125 Gbps.The transmission performance is good and the structure is simple.The switch is divided into modules and implemented by hardware description language (Verilog), and its function is simulated and debugged.In this paper, the background and development of fiber channel technology are introduced, and the optical fiber channel protocol is briefly described, with emphasis on the service type, hierarchical structure, topology type and node composition of the fiber channel.On the basis of fiber channel protocol, this paper designs the port for point-to-point transmission based on layered modularization, including the design and implementation of FC-0 layer FC-1 layer and FC-2P layer.In this paper, based on the fiber channel port, the existing switch is briefly introduced, and the existing switching structure and scheduling algorithm are studied and compared.The core of the design of fiber-channel switch and FC switch is the internal switching structure and scheduling algorithm. The switching structure of this paper adopts the CICQ input and intersecting joint queue buffer structure.LQD scheduling algorithm is used for input scheduling and RR scheduling is used for output scheduling.Through the design of each functional module, the whole switch architecture is proposed, and the internal segmentation strategy, recombination strategy and routing strategy are described in detail.Finally, the function simulation of the switch wire card designed in this paper is carried out on FPGA, and the debugging and verification platform of FPGA is introduced, in which the modelsim software is used to simulate the function.The FPGA development board of virtex-5 series XC5VFX70T of Xilinx is used to carry on the concrete realization, and the on-line debugging assistant of chipscope is used to debug. Finally, the simulation and debugging waveform diagram are given.The simulation results show that the switch designed in this paper has the correct function and good performance.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.11;TN791
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,本文编号:1745187
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