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[導(dǎo)讀]用VHDL語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)組播復(fù)制。本文介紹其實(shí)現(xiàn)方法,并給出了時(shí)序仿真波形。通過(guò)擴(kuò)展,該設(shè)計(jì)可以支持多位寬、多路復(fù)制,因而具有較好的應(yīng)用前景。

摘  要:用VHDL語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)組播復(fù)制。本文介紹其實(shí)現(xiàn)方法,并給出了時(shí)序仿真波形。通過(guò)擴(kuò)展,該設(shè)計(jì)可以支持多位寬、多路復(fù)制,因而具有較好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:FPGA  VHDL  組播復(fù)制

1 概述

    組播是一種數(shù)據(jù)包傳輸方式,當(dāng)有多臺(tái)主機(jī)同時(shí)成為一個(gè)數(shù)據(jù)包的接受者時(shí),出于對(duì)帶寬和CPU負(fù)擔(dān)的考慮,組播成為了一種最佳選擇。在T比特路由器4X2.5G線(xiàn)路接口模塊的硬件實(shí)現(xiàn)中,我們需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到不同的目的端口,而這些端口又不是所有的目的端口。根據(jù)數(shù)據(jù)攜帶的組播目的端口號(hào)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制,這就是本文所提到的組播復(fù)制。我們用VHDL語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部編程將其實(shí)現(xiàn)。本文第2節(jié)給出用VHDL語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)組播復(fù)制的過(guò)程,第3節(jié)總結(jié)全文。

2 實(shí)現(xiàn)

    我們選用Altera公司Stratix™ GX系列EP1SGX40G FPGA芯片。Stratix™ GX 是Altera 系統(tǒng)級(jí)可編程芯片系列中的旗艦產(chǎn)品,把復(fù)雜的FPGA設(shè)計(jì)提升到了系統(tǒng)集成的新高度。Stratix™ GX器件具有多達(dá)20個(gè)全雙工收發(fā)器通道,每個(gè)通道的速率可高達(dá)3.125Gbps,滿(mǎn)足了高速背板和芯片間通信的需求,融合了業(yè)界最快的FPGA體系和高性能的數(shù)千兆收發(fā)器技術(shù)。另外,Stratix™ GX器件具有嵌入均衡電路,每個(gè)通道的功耗非常低,具有40英寸的FR4背板驅(qū)動(dòng)能力。Stratix GX器件也提供了具有專(zhuān)用動(dòng)態(tài)相位調(diào)整(DPA)電路的源同步差分信號(hào),工作速率可高達(dá)1Gbps。

     EP1SGX40G型號(hào)的FPGA具有41,250個(gè)邏輯單元(LE),20個(gè)全雙工收發(fā)器通道,45個(gè)全雙工源同步通道,RAM總量3Mibt,14個(gè)DSP模塊;112個(gè)嵌入乘法器,8個(gè)PLL,芯片封裝為1020管腳BGA封裝。

    用FPGA對(duì)四路組播復(fù)制的實(shí)現(xiàn)原理圖如圖1所示。數(shù)據(jù)data_in寫(xiě)入4個(gè)FIFO,根據(jù)組播目的端口號(hào)選擇輸出。數(shù)據(jù)格式定義:data(7 downto 0)數(shù)據(jù)、data(8)包頭指示(sop)、data(9)包尾指示(eop)、data(13 downto 10)組播目的端口號(hào),13、12、11、10位分別表示a、b、c、d端口,高有效。主要程序如下:


 
圖1  四路組播復(fù)制實(shí)現(xiàn)原理圖

 
2.1.實(shí)體說(shuō)明




該程序已在ALTERA公司的quartusII4.1環(huán)境下用VHDL編程實(shí)現(xiàn),其仿真波形如圖2所示。


 
圖2  組播復(fù)制時(shí)序仿真圖

3  結(jié)束語(yǔ)
 
    根據(jù)組播目的端口號(hào),用VHDL語(yǔ)言對(duì)FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)四路組播復(fù)制。仿真結(jié)果顯示,該程序完全符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)擴(kuò)展,該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于多路組播復(fù)制,同時(shí),我們也可以容易地?cái)U(kuò)展數(shù)據(jù)的位寬,因而該設(shè)計(jì)具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):
1 S19202CBI30 GANGES Product Specification.AMCC公司,2002
2 Stratix Device Handbook. Altera公司,2004
3 邊計(jì)年,薛宏熙.用VHDL設(shè)計(jì)電子線(xiàn)路[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000

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