馬 軍 徐佩霞

     來源：《電子技術應用》

     摘要：根據交換式路由器的設計要求、結構功能及千兆比以太網的具體特點，使用介質訪問控制子層的控制芯片xmacii和大容量的fpga，完成了千兆比以太網接口的設計與實現。

     關鍵詞：千兆比以太網接口

     xmacii fpga

     隨著寬帶網絡的普及和網絡應用的多業務需求，特別是基于視頻多媒體等的大流量網絡業務的增多，傳統的路由器越來越成為高速網絡的瓶頸。由于路由器各個端口之間是通過共享總線相連，路由器的端口速率比較低，因而限制了轉發ip分組的能力。傳統的路由器在運行路由協議、維護路由表等方面都難以滿足現代ip通信網絡的要求。

     交換式路由器是采用新型交換結構來實現分組路由轉發功能的下一代路由器。交換式路由器可以增加鏈路帶寬的利用率；簡化協議的復雜度；同時，還可以減輕網管的負擔；在采取一定的措施后，路由器也可以提供一定程度的服務質量保證。為提高路由器轉發分組的速度和能力，路由器的各端口之間采用交換結構進行互連，這樣路由器的端口速度大大提升，可以與atm交換機相比，滿足了日益增長的各種網絡服務的要求。

     交換式路由器被設計成能夠在各種不同類型的物理網絡之間完成路由功能。千兆比以太網是高速率的物理網絡，具有很多與其他物理網絡差別較大的物理物性，因而需要專用的接口電路以屏蔽千兆比以太網的具體物理特性，向上提供標準的數據交換接口，實現路由器的數據鏈路層和千兆比以太網間的數據傳送。

     千兆比以太網接口采用了介質訪問子層訪問控制器xmacii完成介質訪問子層的功能，采用大容量的fpga實現邏輯控制判斷的功能，實現了路由器與千兆比以太網間的高速數據傳送。

     1 介質訪問控制子層的控制芯片--xmacii

     xmacii是vitesse公司的下一代千當比以大風介質訪問控制器產品，能提供高性能單片千兆比以太網上行鏈路、千兆比數據交換、緩沖中斷，內含點到點應用服務和網絡服務適配器的解決方案。它符合ieee

     802.3z千兆比以太網和gmii（1000base-t）標準規范和ieee802.3x基于幀的流量控制規范。

     xmacii千兆比以太網控制器為3.3v的cmos芯片，240引腳的pqfp封裝。xmacii的內部結構圖如圖1所示。

     xmacii片內集成了發送和接收fifo，以及8b10bpcs譯碼/***。32位數據寬度的8kb接收fifo和4kb發送fifo緩沖高速的數據，總線支持數據突發，確保2000gbit的雙工帶寬。fifo接口能夠由硬件控制，不需要占用cpu資源。xmacii片內集成了發送和接收fifo，以及8b10bpcs譯碼/***。32位數據寬度的8kb接收fifo和4kb發送fifo緩沖高速的數據，總線支持數據突發，確保2000gbit的雙工帶寬。fifo接口能夠由硬件控制，不需要占用cpu資源。pcs包含兩個用于物理層訪問的接口：fc-0和gmii。具有8b10b譯碼/***的fc-0接口提供了更加可靠的數據傳輸，因此采用了將fc-0接口直接連續到10bit

     fc-0 1.25gbit以太網的收發器（serdes）的方案，gmii接口沒有使用。

     xmacii包含67個配置寄存器和53個統計計時器，這些寄存器通過管理寄存器和控制接口（management

     registers and control interface）來訪問。xmacii通過設置這些管理寄存器的值實時地對千兆比以太網的訪問進行控制，如地址匹配、字節順序、數據傳送可選項的設置，以及流量控制、vlan的設置和自回環的控制等。xmacii還隨時統計發送和接收的狀態數值，并及時更新snmp和rmon管理計數器組，以提供網絡傳輸的各種狀態信息。全套以太網mib狀態計數器與ietf和iso定義相符。

     發送數據的時候，主機需先檢查xmacii的xmtrrdy信號，有效時則使txpktvalid信號有效，以表明傳輸到xmacii的包的開始。該信號一直有效直至包的發送結束。該信號有效后，