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FPGA平台以太网学习:涉及1G/2.5G Ethernet 和Tri Mode Ethernet MAC两个IP核的学习记录(一)——知识补给_fpga mac核_FPGA_青年

上线时刻:2023-08-25 16:16:47 硬件开发 47次 标签:皇冠新体育APP:fpga开发 Powered by 金山文档
FPGA平台以太网学习:涉及1G/2.5G Ethernet 和Tri Mode Ethernet MAC两个IP核的学习记录...

学习不能稀里糊涂,要学会多思考,发散式学习以及总结:

FPGA当做一些元功率器件,不过是体现作用的一些措施,过激要求体现的的技术细节处(用hdl依然hls,用啥存储芯片,用啥数据接口)方便好似花草找不到密林。APP免费软件的操作法也可以,元功率器件的网络架构也可以,言语孰优孰劣的争论不休也好。工业运用里大慨更多的必须去充分考虑的適合的体现方式,在software define network/flash/xxx,早己趁势所趋,聚类算法是纲,纲举目张。是正因为在体现上须得有瀑布自动化流水线,多路并行性,快速的部署安排的作用所以咧充分考虑的操作FPGA,而不只是只为操作而操作。 没用推动意义的形式是FPGA是不是DSP还会是GPU,等也都是的设备,建筑项目师的主导价格竞争不光源于要熟悉并熟练地把握联合开发的销售技巧攻略。更重要性的源于的动态数据信号与软件平台、字母的动态数据信号加工正确净化净化处理、画像加工正确净化净化处理之类的的帮你理解贝叶斯、网站优化贝叶斯的着力点;、字母三极管、微机操作过程、加工正确净化手机净化cpu型号标准指标体系组成部分等帮你理解为何东西等的设备要也许的设计,要也许经济发展的培训(软件平台学习成绩丝毫标准指标体系组成部分,可是等动态数据级多净化处理机系统计算执行、信息级多净化处理机系统计算执行、线程级多净化处理机系统计算执行的加工正确净化手机净化cpu型号就不要陌生吧了)建筑项目师须得顶天(理解软件,理解贝叶斯)也须得立地(理解的设备,把握销售技巧攻略)。 ——引述许多 大神说说,看做学习成绩共勉 简单的策略而言就是说:FPGA是设备把他们拿来搬砖,更多的的知识与技能在FPGA本身
不想“添加跳出根子目录,只为利于人们简单明了,手打根子目录(右下方角能够跳出匹配区域划分)

一、FPGA平台以太网构架学习(知识普及)

二、MAC侧与PHY间的通信

三、PHY与RJ-45间的通信

四、千兆网协议帧(链路层MAC,编写FPGA代码时重点学习)

五、实际中以太网通信方式


一、FPGA平台以太网构架学习(知识普及)

本型号软文是会按照FPGA的以太网IP开始掌握,会按照检索材质,会按照本身的的理解开始优化组合,做为本身的整理掌握; 在应用IP核以往,熟知 以太网技巧的基础理论读书,都想熟知 深入实际的,我还是会增添那部分跳转。

率先要明白下网的七层协商,就如下图一样一样,数值源芯片二极管封装的过程中一开始上继续,数值源的解芯片二极管封装则一开始下到上,每一次依托于FPGA的以太网IP核的学习知识只针对的目标到数值源线路层和物理学层;

数据链路层:定义了链路上如何传输数据,如何将数据组合成数据块,在数据链路层中称这种数据块为帧,帧是数据链路层的传送单位,通过一些规程或协议来控制这些数据的传输,以保证被传输数据的正确性。

数据链路层的芯片可以称为:MAC(即本次学习的FPGA端)

物理层:处于最底层,却是整个开放系统的基础,物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境,提供传送数据通路(物理媒体)、传输数据(实体)。

物理层的芯片可以称为:PHY

网络信息电力变压器的效果是为了能让转成数据信息类型、替换全部的的网络线(有没有可无);RJ-45说是企业一般来说采用的网络线头,你在里企业先买一些图,下一步会详细说明分享:

某个的合同协议层及时还没有有关到,用了再实现继续补充,熟知的话语能够考虑此链接转换: 芯片芯片二极管封口与解芯片芯片二极管封口_芯片芯片二极管封口解芯片芯片二极管封口_李林楠的blog-CSDNblog

二、MAC侧与PHY间的通信

以太网的通信技术离没打开电学层PHY集成ic的大力支持,以太网MAC和PHY范围内有个电源界面,常常用的电源界面有MII、RMII、GMII、RGMII、SGMII等。 MII(MediumIndependent Interface,校园媒体独立性接口方式):MII支持软件10Mbps和100Mbps 的实际操作,大数据位宽为4位,在100Mbps传输数据波特率下,石英钟速率为25Mhz。 RMII(Reduced MII):RMII是MII的优化版,动态数据位宽为2位,在100Mbps 传送带宽下,钟表率为50Mhz。 GMII(Gigabit MII):GMII插口从下向上兼容MII插口,苹果支持10Mbps、100Mbps和1000Mbps 的运作,参数位宽为8位,在1000Mbps输送时延下,石英钟速度为125Mhz。 RGMII(Reduced GMII):RGMII是 GMII 的优化版,数据分析表格位宽为4位,在1000Mbps发送效率下,钟表频繁为 125Mhz,在钟表的高低沿直接监测数据分析表格。在100Mbps和10Mbps 光纤通信效率下,为单独一个钟表沿监测。 SGMII(Serial GMII,串行GMII):收取和发送各二只差分卫星数据信号线,1000Mbps传送速度下,秒表概率125MHz,在秒表卫星数据信号的持续上升沿和的降低沿均采集,用到的数据接口比RGMII少。 简要对比图都可以借鉴此富豪写的本文: Xilinx- FPGA网上平台以太网模块(二)设备架构部署_fpga进行以太网模块_子墨祭的搜狐博客文章-CSDN搜狐博客文章 在千兆以太网中,较为常用的音频端口方式标准为RGMII和GMII音频端口方式标准。RGMII音频端口方式标准的其优势是同样可用来于 10M/100M/1000Mbps通信系统传输速率,同样负载的引脚数较少。但RGMII音频端口方式标准当然也有其利弊,正是在PCB铺线需要要尽也许 对石英钟、管理和数据表格线来等长进行处理,且时序参照对也而非非常严格。公司你不在里很简单分享下RGMII的音频端口方式标准代表的意思: RGMII音频接口 ETH_RXC:发送到数据资料分类挂钟,1000Mbps波特率下,挂钟规律为125MHz,挂钟为上上下下沿时候取样; 100Mbps波特率下,挂钟规律为25MHz;10Mbps波特率下,挂钟规律为2.5MHz,ETH_RXC 由 PHY 侧出具。 ETH_RXCTL(ETH_RX_DV):考虑统计数据把握4g信号。 ETH_RXD:几位并行执行的收发数据报告线。 ETH_TXC:发射参考选取挂钟,1000Mbps传送速度单位单位下,挂钟频带宽度为125MHz,挂钟为下沿此外取样;100Mbp传送速度单位单位下,挂钟频带宽度为25MHz;10Mbps传送速度单位单位下,挂钟频带宽度为2.5MHz,ETH_TXC由MAC侧提拱。 ETH_TXCTL(ETH_TXEN):推送数据报告把控好走势。 ETH_TXD:九位多处理机系统的发射信息线。 ETH_RESET_N:处理芯片恢复预警,低电平有郊。 ETH_MDC:数据源处理闹钟(Management Data Clock),该引脚对ETH_MDIO移动信号展示新一个发送到的闹钟。 ETH_MDIO:数据统计录入/的输出经营(ManagementData Input/Output),该引脚给出一堆个双相手机信号用到递送经营新信息。 ETH_MDC和ETH_MDIO为MDIO主板接口引脚,适用于设置PHY集成电路集成电路单片机芯片内外部寄存器,ETH_RST_N为PHY集成电路集成电路单片机芯片产品复位键信息,PHY集成电路集成电路单片机芯片的内外部寄存器在快捷设置设置下也可能正确运作。

本次学习使用FPGA的以太网IP核(1G/2.5GEthernet PCS/PMA or SGMII),不涉及此部分的知识,采用的是高速GT接口,后续将详细介绍,所以在此不再做深入了解,如果使用到的以太网IP核是三速以太网(Tri Mode Ethernet MAC)时,再对这些接口进行时序分析等,现目的是了解。关于三速以太网的知识可以参考以下链接:

Xilinx- FPGA公司以太网音频模块(三)IP核配值及音频模块分享_xilinx 以太网ip_子墨祭的新浪博客网-CSDN新浪博客网 浅论Xilinx 三速以太网MAC IP核(模拟仿真篇) - 没落骑士英文 - 博客网园 (cnblogs.com)

三、PHY与RJ-45间的通信

1、以太网PHY芯片知识:

PHY是TCP/IP服务协议栈中的生物学层集成电路集成电路芯片,也即是让我们常说的PHY集成电路芯片,如88E1111,兼容其他行式的数据文件装换,譬如兼容1000BASE-T、100BASE-T、10BASE-T型号的以太辟谣输。 现在快要简短熟悉下1000BASE的视频传输物质的标,还也可以分为BASE-X(X还也可以换到LX,ZX,SX和CX)单/多模金属及BASE-T Cat光纤宽带; Base-X 光口(电信光纤) 例10/100/1000Base-X; Base-T 电口(同轴拖链电缆) 例10/100/1000Base-T; Base-TX 电口(双绞合) 例10/100/1000Base-TX; 对於1000BASE的不同之处能否规范此图片链接: 1000BASE_搜索引擎百科全书 (baidu.com) 从计算机硬件的的视角认为,以太网主板音频端口调整电路一般由MAC(Media Access Control)调整器和电学层主板音频端口PHY(Physical Layer,PHY)两个那部分包含。MAC指广播媒体防问调整子层合同书,它和 PHY主板音频端口既都不错组合到单颗电源芯片内,也都不错独有分离开来。 PHY 在下发 参数的的之时,运送MAC发出预警来的参数(对PHY言之,没帧的基本概念,全部都是参数而不仅什么呢注册地址,参数依旧CRC),把并行执行参数转化成为串行流参数,,并按照数学层的简码制度把参数简码换算为养成的数据预警下发 进来,运送参数时的流程步骤从一开始就。PHY还供给了和对端产品相连的核心实用功能,并用发光字的LED灯体现 产自己迄今为止的相连方式和作业方式。当你们给网卡连通网络线的的之时,PHY单片机芯片持续发出预警脉冲造成的的数据预警来检查对端有没有有产品,同旁内角用标淮的“话述”互动交流,之间调解一致还款计划并决定相连的速率、双工玩法英文、有没有使用流控等。一般而言具体情况下,调解一致还款计划的导致是两大产品上能时候扶持的很大的速率和很好的双工玩法英文。这里新技术被又称Auto Negotiation,即自调解一致还款计划。 管于PHY心片中的合同书业务知识,也可以符合下面句子,将对于我们运用IP那时候有特好的好处。 FPGA手机平台以太网读书:MAC与PHY间通信系统_FPGA_年青人的搜狐博客网-CSDN搜狐博客网

2、RJ-45知识:

下面的图是近年来该项目中将要应用的这个MCH传递卡,在此章的最后节我能够讲一讲两下传递机的有一些基本常识。网口能够分光口(SFP)和电口(RJ-45)。全面的介绍能够参考价值左右链接搜索: SFP接口是一些 ?有一些 效应?就能够接RJ45吗?_audrey-luo的微博-CSDN微博 以太网流量离没用接连方式网口处的适用,网上数据表格接连方式的网口处就是以太网电源插孔。以太网电源插孔分类有RJ45电源插孔,RJ11电源插孔(联系有线电视线电源插孔),SC光纤线电源插孔等。各举 RJ45 电源插孔也是我们目前通常有的网上机械电源插孔(如:我的电脑网口)。 RJ45音频界面又名“黑曜石头”,正规专用名词为RJ45接入器,由插口(管接头、黑曜石头)和插座就多留几个(母座)主成,类属双铜绞合线以太网音频界面种类。RJ45插口只会沿固定位置领域放进去,可设两个塑料制品弹片与 RJ45 插槽卡住防止止离开。 RJ45 电源插头(左)、插座开关(右) RJ45usb接口设定以其各引脚性能在不同于通迅传送速度下的设定有不同于,在10M/100M通迅传送速度下的设定,由图一为能知,RJ45插座面板只利用了1、2、3、6这三根线,在这其中1、2这组承接传输参数资料参数资料(TX+、TX-),而3、6这组承接发收参数资料(RX+、RX-),最后三根线是后备电源的。 RJ45 插板 10M/100M 模块分类 而在1000M的通迅设备传输带宽下,RJ45插排的8根线也有会用到,且都要双项引脚。需这说明的是,的支撑千兆网通迅设备的RJ45接口类型是向右兼容的,即也的支撑10M/100M通迅设备传输带宽,只仅仅与众不同的通迅设备传输带宽,其引脚实用技能有区分。千兆网各引脚实用技能有以下图已知: RJ45 插板 1000M 端口确定

为大家贴上我在实现以太网通信时候实际的电路连接图,下图是zynq的ps端千兆网通信,与PHY芯片连接采用的是RGMII接口,pl端使用三速以太网ip Tri Mode Ethernet MAC时也是采用此接口(本次学习记录主要是对GT高速收发器的IP核学习,与下图无关):

那里仅仅只是对zynq ps店铺推广以太网实施解释。之后将全面解释的是适用1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII IP核实施千兆网微波通信,三速以太网Tri Mode Ethernet IP同zynq的ps端设计类似(不怎么用,用了再填写)。 上图MAC与PHY电子器件采用了的是RGMII电源接口,MAC侧的引脚图 上图MAC与PHY电子器件的引脚(左),PHY电子器件与干式变压器的引脚(右) 上图PHY基带芯片与配电干式变压器的引脚(左),配电干式变压器与RJ-45的引脚(右)

四、千兆网协议帧(链路层MAC,编写FPGA代码时重点学习

以太网 MAC 帧格式

以太网的技术的正式工规范是 IEEE 802.3,它規定了以太辟谣输数据源的帧型式,我门能把以太网 MAC 层解释成高速的铁路桥,我门必定遵循原则它的的规则也能在上边流行,以太网MAC 层帧制式图甲: 以太网爆输数据信息时遵照上边的循序从头至尾到尾由大到被传送和吸收,我门接下来进这一步说明很多区。 前导码(Preamble):想要改变框架统计资料的科学合理详述,物理学层用4个字节此次软件码(0 和1间歇性(55-55-55-55-55-55-55))改变统计资料的此次软件。 帧始点解释符(SFD,Start Frame Delimiter):适用7个字节的SFD(固定不动临界值 0xd5)来觉得一帧的刚开始,即上面紧随着文件传输的就是以太网的帧头。 意图MAC新地点:即收端力学MAC新地点,损坏6个字节。MAC新地点从用途上可涵盖单播新地点、组播新地点和电台广播电台新地点。单播新地点:首要点个字节的保底位为0,造问00-00-00-11-11-11,一样使用以logo的意思唯一同一个个的产品;组播新地点:首要点个字节的保底位为1,造问01-00-00-11-11-11,一样使用以logo的意思同属一组组的若干产品;电台广播电台新地点:各个48bit全为1,即FF-FF-FF-FF-FF-FF,它使用以logo的意思同一个网段中的各个产品。 源MAC地止:即运送端机械MAC地止,占有6个字节。 总时长/款式:上图示的总时长/款式存在两大作用,当这两大字节的值高于1536(第十六进制为0x0600)时,是指该以太网中参数段的总时长;若果这两大字节的值不低于1536,则写出该以太网中的参数归属哪位上面意向书,列举0x0800是指IP意向书(网际意向书)、0x0806是指ARP意向书(地此解析视频意向书)等。 统计资料:以太网中的统计资料段的长度最窄46个字节,最多1500个字节。最多值 1500 被视为以太网的最多动态数据显示信息库高速传导单位(MTU,Maximum Transmission Unit),之有时候禁止最多动态数据显示信息库高速传导单位是会因为在多条计算方法机的统计资料帧等候守候动态数据显示信息库高速传导时,要是就是说统计资料帧过大一句话,那么好其它的统计资料帧守候的准确时间都会加厚,影响效果不佳,这正如有一个十字路口处的交通信号灯,你需要让绿灯持续时间亮钟头,有时候等红绿灯的人必定不不乐意的。另一要遵循互联网I/O保持器存储区材料及互联网最多的乘载能力素质等重要客观因素,由于最多动态数据显示信息库高速传导单位是由很多标准化重要客观因素所决定的。是为了预防增高木制托盘的系统配置,通畅以太网的有效性统计资料字符不低于1500个字节。 帧检侧队列(FCS,Frame Check Sequence):考虑到保证资料的有效输送,在资料的底部填加了4个字节的间歇冗余系统软件验校码(CRC验校)来检侧资料有没有输送不对。CRC资料验校从以太网帧头开端即不收录前导码和帧起点划分符。专用的CRC标化有CRC-8、CRC-16、CRC-32、CRC-CCIT,至少在网洛通信网系统软件中广泛应用最广泛泛的是CRC-32标化。 在这儿里还是是一个要留意的好地方只是以太网紧邻两帧中的时长隔断,即帧间距(IFG,Interpacket Gap)。帧间距的时长只是网络上装备和控件在下发 一帧后续,还要短促的时长来康复而且要为下发 下一帧做安排的时长,IFG的较小值是96 bit time,即在中间中间媒介中下发 96 位原数值所还要的时长,在多种中间中间媒介中IFG的较小值是否如此的。没用10M/100M/1000M的以太网,两帧中最长要有96bit time,IFG的最长隔断时长计算出的方法 以下: 10Mbit/s 世界上最大时为:96*100ns = 9600ns; 100Mbit/s 最大时光为:96*10ns = 960ns; 1000Mbit/s 面值最小时间间隔为:96*1ns = 96ns。 在小编实际上的技术应用中,除了英语前导码,帧起讫解释符被规定范围内,重要性地点,源地点,动态数据统计高度,动态数据统计都在以利用可能结构设计来进行重设。

五、实际中以太网通信方式

互转机(Switch)意为“控制开关”是一种种使用电(光)数字信号分享的微信网络数据装备。它就可以为组网互转机的任一的两个微信网络数据网络节点展示 享受的电数字信号径路。最易见的互转机是以太网互转机。某个最普遍的还是热线微信语音互转机、金属互转机等。 它是衔接核算机、保障器、在线佳能打印机机、在线摄录头、IP通话等销售终端装置,并满足与其余变换机、无线网上接通点、路由器、在线阻燃墙等在线装置的车联网,得以建设局域在线,满足其它装置当中的数据通信网络。简略再说这就是装置当中数据通信网络的公路网交通网络。

1、工作原理

交换机是工作在数据链路层的设备。它的主要功能是MAC地址学习、通信过滤(数据帧单点转发)、避免回路功能;在每个交换机内部都维护有一张MAC地址表,用于记录交换机上每个端口所连接主机的MAC地址信息

调换机获得就是说大数据帧后,开始正常识别并给出帧的意义位置,将这一个帧发布相匹配的就是说网口进去,而不会广播节目到因此网口

2、MAC地址表

交流机存在MAC联系地止了解功能模块。交流机还是实现快速精确资料帧的源MAC联系地止,了解MAC联系地止和源接口的相应联系,注意具体步骤一下: 1)当有一次食用互相泓格互相网络调换机时,互相泓格互相网络调换机MAC表为空,此时此刻互相泓格互相网络调换好机会将源MAC具体位置与源端口处创立互相互相调换影射,并将其读取数据互相泓格互相网络调换机的MAC表; 2)将统计资料帧(有效个人目标MAC地此)从几乎所有某个接口上传回去; 3)当得到者得到到数据表格帧并退回信心时,传递机便知道相相应的的MAC具体具体位置与端口号的影射,并将其相相应的的直接关系写入,MAC具体具体位置表格,方便第二次微信转发;

之前测试设备时数据接口没有数据,然而千兆网链路已经建立成功,通过控制发送状态,多次发送,让交换卡熟悉地址后,才正常通信。

3、数据交换方式

1)开发MAC网址表与网络端口处处的映:对换机评估上传到没个对换机网络端口处处的参数帧,根据参数帧中的源服务器设备主机MAC网址、原则服务器设备主机的MAC网址,在对换机中开发一种MAC网址表和网络端口处处的映 2)诊断电台广播节目电台帧和单播帧:当源动态统计资料帧中的MAC地点在MAC列表中寻到,需用诊断是电台广播节目电台帧还得单播帧;若是 为电台广播节目电台帧,则向所有服务器接口(除认同该动态统计资料帧的服务器接口外)微信转发分享动态统计资料帧;若是 为单播帧,则搜寻已建MAC地点表,安装地址转换感情去动态统计资料微信转发分享 至于局域网ip的基本常识,朋友需要学业下CSDN中的网络数据技能招式树,科普讲解某些基本常识真不错用的; 无线网络觉醒技能树 (csdn.net)

4、以太网通信方式

下方几张图是小编现所闻所见过千兆网通信网方式英文,也是小编实际效果该项目中检查问题的,徘徊里成为学习培训记录表。

上图可以对应文章第三部分最后的电路连接原理图,通常运用在ZYNQ的ps端以太网以及三速以太网(Tri Mode Ethernet MAC)IP时的实际连接方式

下图是最近项目中连接的两种方式,采用的是1G/2.5G Ethernet PCS/PMA or SGMII IP核进行千兆网通信的实际连接方式(高速GT收发器)。

交換机:电源线+换气扇+n*交換卡+的,是一种个全面的设备(路由器) 交易卡:而是一直接子卡,如表图所显示,会插入交易机中;

详解讲述可参考使用一段时间 变换机通常价绍(类别、特点评价指标、服务器硬件系统形成及任务形式)_变换机服务器硬件系统构成_monologuezjp的微博-CSDN微博

以上内容是对以太网通信基础知识的学习,作为FPGA平台以太网学习的扩展知识,我们应关注的是MAC侧(FPGA)这一块知识,即文章中第四部分知识才是我们编写程序时候的要点。

下每节,可以做IP系统配置说明。

记录表美好的生活了解,从汇总了開始;💪