10G以太網(wǎng)MAC控制器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是帶寬應(yīng)用的迅速崛起，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互日趨頻繁化與復(fù)雜化，用戶對(duì)以太網(wǎng)帶寬的要求日益提高，以往100/1000M的速度已經(jīng)開始拖累用戶體驗(yàn)，因此10G以太網(wǎng)技術(shù)在主干網(wǎng)絡(luò)乃至用戶接入網(wǎng)中的應(yīng)用必將日益廣泛，10G以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制層(Media Access Control，MAC)控制器的設(shè)計(jì)具有重大意義。
　　本設(shè)計(jì)中的10G以太網(wǎng)MAC控制器是“基于銅互連的背板以太網(wǎng)物理層IP設(shè)計(jì)”項(xiàng)目的重要組成

2、部分，主要完成對(duì)以太網(wǎng)幀的封裝、解封及管理等操作。首先，通過解讀IEEE802.3ae系列協(xié)議，對(duì)其中MAC控制器相關(guān)的功能、幀格式、流量控制原理、10G介質(zhì)無(wú)關(guān)接口(10 Gigabit Media IndependentInterface, XGMII)等方面的規(guī)定進(jìn)行分析，從而完成系統(tǒng)框架的整體設(shè)計(jì)。然后，按照自頂向下的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)系統(tǒng)框架將10G以太網(wǎng)MAC控制器劃分為發(fā)送模塊、接收模塊、流量控制模塊和XGMII接口模塊，對(duì)子

3、模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部接口信號(hào)和互連通信方式進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)提出混合并行CRC32校驗(yàn)算法以驗(yàn)證數(shù)據(jù)包的正確性;同時(shí)，通過總結(jié)保持DIC（Deficit Idle Count，DIC)算法優(yōu)化10G以太網(wǎng)MAC控制器的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)采用Verilog語(yǔ)言對(duì)頂層模塊和子模塊進(jìn)行描述，完成前端設(shè)計(jì)。最后，搭建驗(yàn)證平臺(tái)，通過ISim工具完成功能仿真驗(yàn)證;基于SMIC40nm標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元庫(kù)，使用Design Complier(DC)進(jìn)行邏輯綜合，

4、分析綜合報(bào)告，判斷時(shí)序、面積及功耗是否符合設(shè)計(jì)要求;基于Xilinx公司VC709連接套件搭建FPGA驗(yàn)證平臺(tái)，RTL設(shè)計(jì)在ISE中完成綜合與布局布線之后，下載至FPGA，使用ChipScope觀察測(cè)試波形。驗(yàn)證結(jié)果表明10G以太網(wǎng)MAC控制器的設(shè)計(jì)實(shí)際可行。
　　本文創(chuàng)新之處有:第一，根據(jù)10G以太網(wǎng)并行處理的特點(diǎn)，提出一種簡(jiǎn)明高效的發(fā)送和接收PAUSE幀策略實(shí)現(xiàn)流量控制，該策略共用收發(fā)數(shù)據(jù)幀的部分結(jié)構(gòu)，有效減小電路規(guī)模;第二，