本文關鍵詞：基于FPGA的萬兆網(wǎng)通信協(xié)議轉換器設計

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【摘要】：隨著計算機技術、通信技術和微電子技術的高速發(fā)展,人們對數(shù)據(jù)的傳輸速度提出了更高的要求。數(shù)據(jù)的交換量、傳輸量逐漸增多,數(shù)據(jù)處理的復雜程度逐漸提高,人們更加要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蕰r性與實時性,因此高速數(shù)據(jù)通信研究方向是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中重要的一個環(huán)節(jié)。而基于大規(guī)模的FPGA協(xié)同加速成為云計算服務的一種發(fā)展趨勢。萬兆以太網(wǎng)的優(yōu)越性更加符合當下人們的要求。本設計根據(jù)任務要求設計全雙工通信整體方法,將由萬兆網(wǎng)協(xié)議到自定義協(xié)議定義方向為輸出方向,將自定義協(xié)議到萬兆網(wǎng)協(xié)議方向定義為輸入方向。以兩片Ser Des器件TLK2711作為串行解串器,輸入端口使其達到3.2Gbit/s的傳輸速度,系統(tǒng)通信基于萬兆以太網(wǎng)通信協(xié)議提供10Gbit/s傳輸速度,提供更加豐富的帶寬和處理能力,能夠有效地節(jié)約用戶在鏈路上的投資。本文的核心內(nèi)容就是通過采用Xilinx公司Virtex?-7系列FPGA芯片設計協(xié)議轉換器將萬兆網(wǎng)口出來的以太網(wǎng)格式的數(shù)據(jù)通過FPGA轉換成自定義協(xié)議格式的數(shù)據(jù)。本設計就是基于FPGA來實現(xiàn)自定義協(xié)議和萬兆以太網(wǎng)協(xié)議的轉換。具體的開發(fā)流程其實就是利用Xilinx配套開發(fā)軟件ISE14.4對FPGA進行開發(fā),FPGA的開發(fā)流程主依次完成電路設計、設計輸入、功能仿真、綜合優(yōu)化、綜合后仿真、實現(xiàn)、芯片編程和調(diào)試。最后采用自環(huán)檢測的方法通過Wireshark軟件結合Chipscope對其功能進行測試,通過XIXIA網(wǎng)絡測試儀對其性能進行測試驗證。
【關鍵詞】：TLK2711 FPGA 萬兆以太網(wǎng) 高速數(shù)據(jù)通信
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN791;TN915.04
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究的背景和意義10
• 1.2 萬兆網(wǎng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析10-12
• 1.3 協(xié)議轉換器的定義12
• 1.4 協(xié)議轉換器的發(fā)展12-15
• 1.5 串口技術的發(fā)展與應用15
• 1.6 本文結構15-17
• 第2章 基于FPGA的萬兆網(wǎng)協(xié)議轉換器的設計與實現(xiàn)17-27
• 2.1 協(xié)議轉換器的系統(tǒng)功能及介紹17-18
• 2.1.1 系統(tǒng)介紹17
• 2.1.2 系統(tǒng)各部分功能17-18
• 2.2 整體設計方案18-19
• 2.3 性能指標要求19
• 2.4 功能要求19-22
• 2.4.1 A協(xié)議主要功能20-21
• 2.4.2 設備總體功能21-22
• 2.5 設備接口要求22-26
• 2.5.1 發(fā)送模塊輸入接口23-24
• 2.5.2 發(fā)送模塊輸出接口24
• 2.5.3 接收模塊輸入接口24-25
• 2.5.4 接收模塊輸出接口25
• 2.5.5 測試接口25-26
• 2.6 協(xié)議功能概述26-27
• 第3章 硬件平臺設計27-38
• 3.1 系統(tǒng)硬件組成方案框圖27
• 3.2 板載電源方案框圖27-28
• 3.3 硬件資源及其用28-29
• 3.4 主要芯片選型29-33
• 3.4.1 FPGA芯片選型29-30
• 3.4.2 萬兆網(wǎng)接口模塊選型30-31
• 3.4.3 3Gbps光口模塊選型31-32
• 3.4.4 高速串行電接口選型32-33
• 3.5 部分單元電路33-38
• 3.5.1 DDR3單元單路33-34
• 3.5.2 萬兆網(wǎng)接口單元電路34
• 3.5.3 3Gbps光口單元電路34-35
• 3.5.4 監(jiān)控處理器單元電路35-36
• 3.5.5 TLK2711接口單元電路36-37
• 3.5.6 系統(tǒng)電路板圖37-38
• 第4章 軟件設計整體方案38-43
• 4.1 軟件環(huán)境與相應語言語言38
• 4.2 軟件總體方案概述38-43
• 4.2.1 方案框圖39-40
• 4.2.2 數(shù)據(jù)處理流程40-43
• 第5章 功能測試與性能測試結果43-57
• 5.1 功能測試43
• 5.1.1Wireshark軟件介紹43
• 5.1.2Chipscope軟件介紹43
• 5.2 功能測試結果43-46
• 5.3 性能測試46-57
• 5.3.1 IXIA萬兆網(wǎng)絡測試儀介紹46-47
• 5.3.2 發(fā)送ARP包47-48
• 5.3.3 發(fā)送IPX包48-49
• 5.3.4 幀調(diào)度49-53
• 5.3.5 發(fā)送流數(shù)據(jù)53-57
• 總結與展望57-59
• 參考文獻59-62
• 附錄A62-68
• 附錄B68-69
• 附錄C69-70
• 致謝70-71
• 攻讀學位期間獲得的科研成果71

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本文編號：608735