基于ZYNQ的FC交换机软件设计

发布时间：2023-02-15 17:24

　　近年来,随着网络技术的不断发展,人们对网络数据存储的需求也越来越高。基于光纤通道协议(Fiber Channel,FC)的存储区域网络(Storage Area Network,SAN)借助FC低延时、高带宽、误码率低等特点很好满足了人们对大量数据高速传输和存储的需求。FC交换机负责实现FC存储设备和服务器之间数据的传递,是SAN的中央枢纽,对其研究和开发具有重大意义。FC交换机作为一种典型的嵌入式设备,其开发架构为嵌入式芯片(含CPU)+FPGA。ZYNQ-7000系列全可编程SoC(System on Chip,SoC)以FPGA为基础,将可编程逻辑(Programmable Logic,PL)和具有双核ARM Cortex-A9的处理系统(Processing System,PS)集成在单个芯片中,PS和PL之间采用AXI(Advanced Extensible Interface,AXI)协议进行通信,传输带宽可达吉比特。ZYNQ-7000的出现使得软硬件之间的协同设计更加方便,并使得嵌入式设备的尺寸大大减小。本文设计基于ZYNQ-7000系列芯片的FC交换机软件,主要工作如下...

【文章页数】：116 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 光纤通道研究现状
        1.2.2 ZYNQ研究现状
    1.3 研究内容与目标
    1.4 结构和章节安排
第二章 背景技术介绍
    2.1 FC协议介绍
        2.1.1 FC协议的分层结构
        2.1.2 FC帧格式
        2.1.3 FC网络的端口类型
    2.2 AXI总线介绍
        2.2.1 AXI特性
        2.2.2 AXI架构
    2.3 ZYNQ平台介绍
        2.3.1 ZYNQ总体结构
        2.3.2 ZYNQ内部互联结构
        2.3.3 ZYNQ开发流程
    2.4 本章小结
第三章 基于ZYNQ的 FC交换机软件整体架构设计
    3.1 整体架构描述
        3.1.1 系统功能描述
        3.1.2 系统任务划分
    3.2 交换机软件任务分析
        3.2.1 数据传输模块方案的选取
        3.2.2 协议处理模块任务分析
        3.2.3 管理模块任务分析
    3.3 ZYNQ启动系统制作
        3.3.1 搭建交叉编译环境
        3.3.2 U-BOOT编译
        3.3.3 Linux内核编译
        3.3.4 根文件系统制作
        3.3.5 设备树文件编译
        3.3.6 SD卡制作
    3.4 本章小结
第四章 交换机软件各个模块详细设计与实现
    4.1 数据传输通道硬件模块实现
        4.1.1 ZYNQ IP核配置
        4.1.2 AXI DMA IP核配置
        4.1.3 BRAM IP核配置
    4.2 数据传输通道驱动模块实现
        4.2.1 初始化部分
        4.2.2 帧收发结构体定义
        4.2.3 帧收发流程
    4.3 协议处理模块详细设计与实现
        4.3.1 初始化部分
        4.3.2 FC协议处理部分
        4.3.3 TCP/IP协议处理部分
    4.4 管理模块详细设计与实现
        4.4.1 串口方式管理
        4.4.2 TCP/IP和 ELS方式管理
        4.4.3 上位机管理软件设计
    4.5 本章小结
第五章 测试与分析
    5.1 测试环境硬件设备
    5.2 PL与 PS DMA通信速率测试
    5.3 交换机登录功能测试
    5.4 串口管理功能测试
    5.5 图形界面管理功能测试
        5.5.1 交换机登录界面功能测试
        5.5.2 组播路由配置功能测试
        5.5.3 端口参数配置功能测试
    5.6 基于ZYNQ的 FC交换机优势分析
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的科研项目和成果



本文编号：3743510