基于MPSoC的以太网接口设计与实现

网路接口数据包格式如图3(b)所示，数据深度定义为变长，数据宽度为34位，为多核系统实时高效的数据传输提供良好的协调作用。第一个数据为系统网络协议的路由包，其后一个数据为配置信息，称为配置包。接着为不定长度有效数据包。有效数据包发送结束后，紧接着发送一个数据结束包。

网路数据包中不同包类型的格式定义，具体描述如图4所示，数据高2位标识不同包格式类型。当高2位为11 B时，标识为路由包，其中第28～17位表示传输的数据长度，第16位到第9位定义数据源传播的网络坐标地址，低8位定义为数据通讯的目的网络地址，剩下数据位定义为保留位。当高2位为10B时，标识为配置包，其他位根据通信需求，设置不同配置信息。当高2位为00B时，标识为数据包，剩余位为传输的有效数据信息。当高2位为01B时，标识为结束包，其它位为保留位。
2．2 接口时序图
以太网控制器IP核接口时序如图5(a)所示。主要有3类信号：时钟信号、控制信号和数据信号。时钟信号为clock。而控制信号有sof_ n、eof_n、scr_rdy_n，其中sof_n表示帧传输开始控制信号，eof_n为帧传输结束控制信号，scr_rdy_n为传输有效控制信号，控制信号均为低电平有效。用户端数据信号为Data。网路接口侧时序图如图5(b)所示。信号包括ip_stb、ip_ack、ip_fail、ip_fwd、ip_cancal、ip_sus pond。它们为多核系统网络通讯的完成握手应答传输机制。控制信号均为高电平有效，ip_data是数据传输信号。

2．3 发送模块设计
发送模块完成数据以太网IP核接口到网路的数据接口协议转换，如图2所示。该模块包括发送读控制器，发送数据缓存模块和发送写控制器。发送读控制器完成目的地址、源地址和数据类型的数据信息截断，把传播的有效数据写入发送数据缓存模块中，设计通过一个有限状态机结合计数器来完成功能的实现。发送数据缓存模块用一个异步FIFO来承担，同时完成数据8～32位的数据宽度扩展，同时完成跨时钟域数据传输任务。由于该模块数据读入是高时钟频率的8位数据，数据读出是系统时钟频率下的32位数据，数据的流动是由慢到快的传递过程，因此选用一个深度为64的FIFO单元来承担。发送写控制模块通过读取缓存模块中的数据，配置发送数据的有效信息，完成网络数据包格式封装，最后传输至多核系统通信网络资源接口。
2．4 接收模块设计
接收模块承担网络数据包协议到以太网IP核接口协议转换，包含接收写控制器、接收数据缓存模块和接收读控制器。接收写控制器模块设计，通过网络控制信号和FIFO标识信号以及当前状态改变状态机的状态跳转。根据不同状态产生控制信号，实现网络包、配置包、结束包和负载信息的截取，把传播的有效数据写入数据缓冲模块。数据缓存模块把32位网络数据转换到8位宽的以太网控制器接口数据，同时实现数据跨时钟域传输任务。该数据流动方向，速度是由快到慢的过程，结合硬件逻辑资源和任务请求的频度，该设计选用一个深度为1 024，宽度为32的异步FIFO单元来承担。接收读控制器模块通过读取缓存FIFO中数据，配置发送数据的源和目的网卡地址及帧类型，完成以太网数据帧的封装，传输至以太网IP核用户端接口。