Xilinx可编程逻辑器件设计与开发（基础篇）连载27：Spartan.docx

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1、XiIinX可编程逻辑器件设计与开发（基础篇）连载27：SpartanVrtex-6HXT器件内的GTH模块比GTX有更高的线速率，用它可以实现最高性能的高速串行收发器。GTH具有如下特性。灵活的SERDES支持多速率应用。实现40G和IOOG协议等。功能强大的发射预加重和接收均衡器。集成式“变速箱”实现了灵活编码：8B10B.64B66B0低功耗：220mW（典型值）10,3125Gbits.,符合常见标准的要求，如10/40/1OOG以太网、PCIExpress0048、XAUKSRIO和HD-SDI05.1.9以太网（EthernetMAC）模块Virte-6器件内置以太网MAC,不需要

2、消耗可编程逻辑资源即可提供无缝的芯上到芯片连接。以太网媒体访问控制器（MAC）内核支持10/100/1000Mbit/s数据速率，兼容UNH验证标准并且具有互操作能力，设计符合IEEE802.3规范的要求，可以单独运行在1000Mbits.100Mbits和10Mbits模式，或者配置成三态模式。支持IEEE标准的Mi1、GMI1和RGMI1协议，减少外部物理接口的总线宽度。图5-38所示为以太网MAC的结构框图。图5-38以太网MAC的结构框图主机可以通过主机总线或者设备控制寄存器（KR）总线与以太网MAC互联。物理接口能配置成Mi1、GMIERGMIESGMII或IOOBASE-X,但是根

3、据所选择的物理接口配置，只有一套TX和RX接口被激活。EM收有一个可选的管理数据输入/输出接口(MDIO),可以访问外部PHY的管理由超和EMAC内部的物理接口管理寄存器(仅在Iooobase-X或SGMn模式配置下有效)。EMAC输出统计向量包含了以太网发送和接受数据通路上的帧信息。复用统计向量以减少与外界连接时所需要的引脚数。在FPGA中实现统计IP(StatisticsIP)以累计以太网MAC收发数据通路的统计信息。Virtex-6的EMAC的功能框图如图5-39所示。图5-39以太网MAC的功能框图客户端接口。包含了连接EMAC接受发送引擎的用户发射接收接口，客户端接口的数据宽度可以配

4、置为8位或者16位，默认为8位。其中的流控制接口允许客户控制物理层停止发送帧，直到客户端有能力接受更多帧。EMAC的流量控制根据IEEE802.3-2005标准设计，以太网MAC可以在检测到有效的暂停帧之后，暂停和重启帧传输，EMAC通过发送一定时间的暂停帧实现流量控制。图5-40所示为流量控制结构图。图5-40流量控制结构图EMAC接口路径上有个接收地址滤波器,它控制接受或拒绝输入帧。输出统计向量包含了以太网发送和接受数据通路上的帧统计信息。发送统计向量TX_STATISTICS_VECTOR包含发送帧的统计信息，由32位向量和内部信号组成。戛受统计向量RX-STAT1ST1CSJECTOR

5、包含接受帧的统计信息，由28位向量和内部信号组成。Xi1inxCOREGeneratOr软件免费提供了一个外部统计模块，该统计模块对以太网MAC的发送和接收数据通路上的所有统计信息进行累加。主机/DCR总线接口。通过主机接口可以访问EMAC配置寄存器、EMAC地址滤波寄存器、PCS/PMA子层寄存器，还可以驱动MD1O接口控制外部设备。可以通过通用主机总线或者DCR总线（当与处理盎连接时）对EMAC主机接口进行访问。图5-41所示为主机接口内部结构图。Xi1inxXPS工具提供了XPS_11JEMAC软核通过P1B总线控制EMAC0P1B和DCR总线之间可以通过桥切换。HostBus图5-41

6、主机接口内部结构图MD1o接口。在配置成IOOOBASE-X或SGMn模式下,主机接口可访问EMAC中的PCS管理寄存器。主机接口也可通过MDIO接口访问外部PHY设备。在MD1O使能，而主机接口不使能的情况下，外部设备也可以在配置成IOoOBASET或SGMII的模式下访问EMAC中的PCS管理寄存器。物理端接口。以太网MAC的物理接口，可以配置为媒体独立接口(MII)、吉比特媒体独立接口(GMII).简化的吉比特媒体独立接口(RGMII)、串行吉比特媒体独立接口(SGMii)、Iooobase-XomieGM11和RGMn是并行接口,它们通常连接到一个外部物理层(PHY)芯片以提供速率为1

7、0/100/1000Mbit/s的BASE-T功能，同时它还支持速率为10100Mbits的半双工操作以及各种速率条件下的全双工操作。SGM11和IOOoBASE-X是串行接口，它们使用以太网MAC中的PCS和PMA部分，它们连接到VirtCX-6RocketIOGTX/GTH串行收发器。当与并行接口一起使用时，SGMII提供了速率为101001000Mbits的全双工BASET功能。该串行接口大大减少了与外部PHY芯片相连的引脚数量。当将EMAC配置成IoOOBASE-X模式时，PCS/PMA模块与RoCketIO收发器一起工作，能够提供与吉比特转换蛰(GBIC)或者小型可插式(E)光纤收发

8、器进行直接连接所需要的所有功能。这可以避免IOoOBASE-X网络应用所需的外部PHY芯片。配置为MII/GMII/RGMII模式时，可以利用标准10访问外部物理芯片PHY；配置为Iooobase-X或SGMI1模式时,MAC中的pcs/pma子模块使能,emc通过PCSPM子模块连接串行收发器GTX。酎究管理模块。此模块自动根据以太网MAC的速度(10Mbs,100Mbs或1000Mbs)和模式(GMIKMIIRGMIKSGMII和1OOOBASE-X)配置正确的输出时钟。设计中可以调用以太网MAC的原语或者使用CoreGen工具配置EMAC参数来使用EMAC模块。5.1.10PCIe端点模块