基于FPGA的万兆协议转换系统设计与实现

发布时间：2021-01-23 18:47

　　万兆通信技术已成为卫星通信领域又一研究热点,为星上设备提供高速可靠的万兆数据源尤为重要。系统采用Xilinx公司新近推出的K7系列现场可编程门阵列（FPGA）,利用其吉比特收发（GTX）接口模块和万兆媒体访问控制（MAC）软核实现了万兆协议转换功能。通过状态机设计方法实现了以太网协议帧和专用链路协议帧之间的相互转换。通过测试结果可知,系统达到了每通道10 Gb/s的转换带宽,总带宽达到40 Gb/s,能够满足星上设备的测试需要。 

【文章来源】：太赫兹科学与电子信息学报. 2020,18(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

系统硬件平台原理框图

图1 系统硬件平台原理框图接收模块负责从千兆和万兆以太网接收IP数据包，并提取包类型及包长信息，将数据和包信息分别放入相应的缓存区中。注意，不是8字节整数倍的IP包需通过数据零补齐。另外，需进行包过滤以及ARP包的处理。

与上行部分类似，下行部分也分成4个相对独立的模块：接收模块、分接模块、合包与拼帧模块和发送模块，结构框图如图3所示。图中接收模块负责从GTX模块接收64位并行数据并将其存入输入缓存中，等待分接模块进一步处理。因为接收到的专用数据链路帧本身为256字节一包，本模块不需补零处理。分接模块负责从接收模块读取数据并根据其帧头的卫星号和端口号进行分接，分别存入相应的小包缓存模块。为提高内部处理速度，内部小包缓存采用256位读写接口。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现[J]. 李正军,周志权,赵占锋.  计算机测量与控制. 2016(09)
[4]基于FPGA和ASIC实现的不同路由器结构的MPSoC比较[J]. 郭珍红,林郁,贾瑞,高同强,杨海钢.  太赫兹科学与电子信息学报. 2015(06)
[5]基于IBERT在Vritex-7 GTX的测试实验研究[J]. 余鑫,李跃忠.  电子科技. 2015(03)
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[7]万兆以太网技术的研究与实现[J]. 刘冀川,李冬梅.  无线电工程. 2012(12)
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硕士论文
[1]网络协议转换工程实现关键技术研究[D]. 梁亮.河北科技大学 2015
[2]基于IEEE802.3标准的以太网数据帧格式的封装实现[D]. 郭晓宇.北京交通大学 2008



本文编号：2995738