基于FPGA的以太網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

1 基于 以太網(wǎng)設(shè)計(jì)方案 第一章 緒論 當(dāng)今，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，采用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制方面的應(yīng)用，成為了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)。以太網(wǎng)具有價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成熟，具有很高的性價(jià)比。采用以太網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備，可以通過協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，不需要進(jìn)行傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，使用和維護(hù)設(shè)備簡(jiǎn)單。隨著技術(shù)的發(fā)展和各類應(yīng)用的需求，出現(xiàn)了各種以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（ 10s）、百兆以太網(wǎng)（ 100s）、千兆以太網(wǎng)（ 1000s）和 10G（ 10s）以太網(wǎng) 1。不同類型的以太網(wǎng)有其各自需要遵循的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)其所用的傳輸介質(zhì)以及數(shù)據(jù)吞吐量也各不相同。千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為新一代的高速以太網(wǎng)技術(shù)，它可以提供 1通信帶寬，采用和傳統(tǒng) 10M、 100M 以太網(wǎng)同樣的 D 協(xié)議、幀格式和幀長(zhǎng)、全 /半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)，給用戶帶來了提高核心網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案，這種解決方案的最大優(yōu)點(diǎn)是繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)價(jià)格便宜的特點(diǎn)。 同時(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)備正向小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。場(chǎng)可編程門陣列）以其高密度、大容量、低成本和微功耗等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)中，面向各種技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛 2。在其內(nèi)部加入處理器系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一般的邏輯功能設(shè)計(jì)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)一般單片機(jī)功能，通過內(nèi)部邏輯功能連接可以使整體獲得優(yōu)異的性能，并大大減少設(shè)計(jì)工作。目前，在 嵌入了許多專用功能的 增加了許多硬件核，如存儲(chǔ)器、時(shí)鐘管理和算法功能核，甚至包括了 和嵌入式處理器核等，即能在 進(jìn)行 嵌入式處理等關(guān)鍵領(lǐng)域的開2 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 2 發(fā)，使得 實(shí)現(xiàn)的功能越來越強(qiáng)。比如世界第一大 產(chǎn)廠商司推出的最新器件 列甚至將業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) 核P 理系統(tǒng)嵌入到了可編程芯片中，不但能夠?qū)崿F(xiàn) 時(shí)為利用 行嵌入式開發(fā)帶來了可能。 目前，以 平臺(tái)的千兆以太網(wǎng)的開發(fā)已經(jīng)相對(duì)成熟，而近些年來隨著 嵌入式芯片的處理能力的提升，基于這些芯片的千兆以太網(wǎng)的開發(fā)則處于起步階段 3。在 這類系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，千兆以太網(wǎng)的 層作為硬核集成在芯片中通過編程來實(shí)現(xiàn)，不僅有效降低了系統(tǒng)的成本，實(shí)現(xiàn)高效的傳輸性能，而且可以縮小 板的大小。因此研究基于 千兆以太網(wǎng)技術(shù)，在大吞吐量數(shù)據(jù)傳輸通道、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和實(shí)時(shí)信號(hào)處理等方面都將有著廣泛的應(yīng)用前景和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更進(jìn)一步地對(duì)于千兆以太網(wǎng)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，都具有很好的推進(jìn)作用和實(shí)際意義。 近些年來，根據(jù)一些國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)，在基于 千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯颗c應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)外的各機(jī)構(gòu)已經(jīng)有了一定的研 究成果。 南京信息工程大學(xué)王勝杰和王建的基于千兆以太網(wǎng)的 與 高速數(shù)據(jù)傳輸，使用 定義通信幀格式，實(shí)現(xiàn)一種 與 該研究繞過了 議和 議，只涉及到鏈路層和物理層，與標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)接入系統(tǒng)無法很好的結(jié)合，只能面向特殊的應(yīng)用。 在 方公布的文檔 ， 司與 司合作，實(shí)現(xiàn)了高效的 業(yè)化以太網(wǎng)協(xié)議棧，可以實(shí)現(xiàn)目前以太網(wǎng)上常用的幾乎所有的協(xié)議 4。其文檔測(cè)試的結(jié)果表明，在擴(kuò)展的 小達(dá)到9000模式下，可以實(shí)現(xiàn)驚人的 922純網(wǎng)絡(luò)速度。但該實(shí)現(xiàn)是基于 業(yè)版的 P 協(xié)議棧，且目前 司已經(jīng)去掉與 不適合普通以太網(wǎng)的應(yīng)用。 3 盡管 司現(xiàn)在能提供關(guān)鍵通信協(xié)議的 P 支持，但是集成以太網(wǎng)協(xié)議的 只可以在 一些高端 實(shí)現(xiàn)，如 列 5。對(duì)于低端的 列仍然不能實(shí)現(xiàn)。盡管作為 供工業(yè)以太網(wǎng)開發(fā)套件，但費(fèi)用是相當(dāng)高的，近乎上百萬美元。因此，自行開發(fā)出合理的協(xié)議堆棧、 P 協(xié)議堆棧以及接口應(yīng)用將具有很重大的意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)的千兆以太網(wǎng)主要以單芯片或單系統(tǒng)環(huán)境，趨向于以底層鏈路層以下的協(xié)議為基本設(shè)計(jì)起點(diǎn)完成千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸功能，且很多研究與應(yīng)用都是面向?qū)Ｓ玫膱?chǎng)合，并不適合普通用戶的開發(fā)。面對(duì) 快速發(fā)展，在基于片內(nèi)處理器的千兆以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)傳輸還很少，且使用處理器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?P 協(xié)議正好與目前大量使用的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能快速兼容地結(jié)合，可以很容易用于商業(yè)產(chǎn)品的生成。因此，本課題的研究，對(duì)于千兆以太網(wǎng)在嵌入式高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，以及進(jìn)一步在其他嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，都具有很好的應(yīng)用前景和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文在章節(jié)上一共分為五章，論文的組織結(jié)構(gòu)安排如下 : 第一章為緒論部分，主要介紹了 接入千兆以太網(wǎng)技術(shù)的研究背景以及目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，以及本論文的研究?jī)?nèi)容和論文安排。 第二章主要闡述了以太網(wǎng)基礎(chǔ)理論的研究 第三章主要闡述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸硬件部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 第四章主要闡述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸軟件部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 第五章主要闡述了本 文的總結(jié)和研究展望，對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)，并在設(shè)計(jì)方法和性能提升上提出一些改進(jìn)的方法。 4 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 4 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 5 5 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 本章首先介紹了以太網(wǎng)的發(fā)展歷程和千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，按照標(biāo)準(zhǔn)的分層原理介紹了其 、 口層和 的實(shí)現(xiàn)原理，然后提出了一種基于 嵌入式千兆以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，以使用底層 能和使用 入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)上層 千兆以太網(wǎng)是建立在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上的技 術(shù)，它和現(xiàn)在已經(jīng)大量使用的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（ 10及百兆以太網(wǎng)（ 100術(shù)一樣，都使用以太網(wǎng)所定義的技術(shù)規(guī)范，比如： D 協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及 準(zhǔn)中所定義的管理對(duì)象等 6。同時(shí)，千兆以太網(wǎng)作為以太網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，還支持流量管理技術(shù)，使得它提供的服務(wù)質(zhì)量能得到保證，這些技術(shù)規(guī)范包括 二層優(yōu)先級(jí)、第三層優(yōu)先級(jí)的 碼位、特別服務(wù)和資源預(yù)留協(xié)議 (目前，千兆以太網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大量的網(wǎng)絡(luò)工作人員和普通用戶從 中受益不淺 . 以太網(wǎng)的官方標(biāo)準(zhǔn)為 作組有數(shù)百名工作人員從事千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，他們來自十幾家生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的公司，力圖將以太網(wǎng)的速度提高到 1000上。 1996 年 7 月， 立了 一工作組負(fù)責(zé)開發(fā) 1000兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。1997 年 1 月，通過了 一版草案； 1997 年 2 月 3 日， 定了千兆以太網(wǎng)的核心技術(shù)， 1998 年 6 1999 年 6 月，正式通過了 準(zhǔn)（即 1000至此可以將平常使用的雙絞線用于千兆以太網(wǎng)中。 圖 出了 千兆位技術(shù)層次模型和 模型之間的相互關(guān)系。 6 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 6 圖 00/1000次模型 準(zhǔn)任務(wù)組的首要目標(biāo)之一就是保持與現(xiàn)在的 10100準(zhǔn)的兼容性。從圖 以看出，在結(jié)構(gòu)上百 /千兆以太網(wǎng)的差別并不大，僅從百兆以太網(wǎng)的 4 位并行 口變?yōu)?8 位并行的 口；二者的自動(dòng)協(xié)商接口有所不同，百兆以太網(wǎng)中的協(xié)商功能位于 層之下，而千兆以太網(wǎng)則融合在 層之中；與十兆以太網(wǎng)相比，百 /千兆以太網(wǎng)都使用并行的介質(zhì)無關(guān)接口取代十兆以太網(wǎng)的串行 口7。另外，千兆以太網(wǎng)物理介質(zhì)接入子層 上 下界面分別為 10 比特的并行和串行接口，因此 完成串 /并接口間的轉(zhuǎn)換。 根據(jù)千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的定義，千兆以太網(wǎng)可以支持多種連接媒體和大范圍的連接距離。按照傳輸介質(zhì)的不同，千兆以太網(wǎng)可分為以下 4 種： 1. 1000于 1300單模光纖標(biāo)準(zhǔn)，使用 8B/10B 編解碼方式，最大傳輸距離為 5000 米。 2. 1000于 780多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，使用 8B/10B 編解碼方式，最大傳輸距離為 300 米到 500 米。 3. 1000于銅纜的標(biāo)準(zhǔn)，使用 8B/10B 編解碼方式，最大傳輸距離為 25 米。 4. 1000用非屏蔽雙絞線，使用 1000物理層 碼解碼方式，最大傳輸距離為 100 米。 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 7 7 雙工 統(tǒng)以太網(wǎng)總是使用半雙工 雙工系統(tǒng)雙向通信的效率受到半雙工信道上通信方向快速變化的影響。在以太網(wǎng)環(huán)境中，每個(gè)站可以迅速判斷是否可以發(fā)送幀，即半雙工 用了每個(gè)站的分布處理能力。然而，將以太網(wǎng) 法擴(kuò)展到支持千兆速率會(huì)阻礙半雙工模式下的有效操作。當(dāng)仲裁時(shí)間（最壞情況下等于往返延時(shí)）達(dá)到或超過一個(gè)典型幀 的傳送時(shí)間時(shí)，算法的效率就有問題了。 法的目的是為了使站能夠確定誰能在一個(gè)共享物理信道上傳送數(shù)據(jù) 8。以太網(wǎng)使用了一個(gè)分布式算法稱為載波偵聽、帶沖突檢測(cè)的多路訪問（ D： 圖 圖 太網(wǎng) 程（傳統(tǒng)半雙工操作） 8 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 8 半雙工模式下的幀傳送：在發(fā)送數(shù)據(jù)前，它首先要監(jiān)聽物理信道是否處于忙狀態(tài)，只有偵聽到信道上沒有其他的站在使用時(shí)，才會(huì)發(fā)送幀。每次傳送結(jié)束后 ，站必須等待一段時(shí)間（一個(gè)幀間隙， 使物理信道有一段穩(wěn)定時(shí)間后，站才開始其傳送。如果同時(shí)有多個(gè)站的隊(duì)列中有待發(fā)幀，在經(jīng)過載波偵聽和幀間隙后，每個(gè)站都試圖發(fā)送，結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生沖突。當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)，所有相關(guān)的站都繼續(xù)發(fā)送一段時(shí)間以保證讓所有的站都能發(fā)現(xiàn)沖突，這個(gè)過程叫堵塞。堵塞后，每個(gè)站需要等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，這個(gè)過程叫后退。后退以后，站從頭開始處理并嘗試重新發(fā)送幀。 但是，在千兆以太網(wǎng)中會(huì)碰到一個(gè)問題。在 10 100太網(wǎng)系統(tǒng)中，最小幀長(zhǎng)度被設(shè)置成等于網(wǎng)絡(luò)最大往返傳播延 時(shí)，即最小幀長(zhǎng)和時(shí)隙是相同的值： 512 比特（ 64 字節(jié)），不包括前導(dǎo)碼和物理層負(fù)載 9。由于 512 比特時(shí)間是 據(jù) 10太網(wǎng)使用的電纜類型，其布線長(zhǎng)度可以達(dá)到 2 到 3一量級(jí)。如果保持 512 比特最小幀長(zhǎng)而不做其他算法改變的話，將速率從 10高到 100到 1000了使D 正常工作，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍將下降到 200m（ 100 20m（ 1000量級(jí)。這僅僅能在一個(gè)配線間內(nèi)互連設(shè)備，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的這種網(wǎng)絡(luò)尺寸是不切實(shí)際的。由于升級(jí)到千兆網(wǎng) 絡(luò)以太網(wǎng)需要支持可實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，同時(shí)出于維持最小幀長(zhǎng)向后兼容性的考慮，必須對(duì) 準(zhǔn)中引入了載波擴(kuò)展和幀突發(fā)的概念用來解決這個(gè)問題，這個(gè)解決方案有如下三個(gè)基本內(nèi)容： （ 1） 從軟件接口（設(shè)備驅(qū)動(dòng)）角度看，仍保持 512 比特最小的幀。在移植到千兆速率時(shí)，這可避免修改驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和現(xiàn)有的協(xié)議棧。 （ 2） 修改 法，使用一個(gè)稱為載波擴(kuò)展的機(jī)制，從物理信道角度看幀已被人為擴(kuò)展了，短幀看起來變長(zhǎng)了。這使千兆以太網(wǎng)能繼續(xù)支持相同的布線拓?fù)洌◤呐渚€間起半徑 100m），而不增加幀 數(shù)據(jù)部分的最小長(zhǎng)度。 （ 3） 為短幀傳送方提供可供選擇的性能增強(qiáng)功能，稱為幀突發(fā)。使用這種技術(shù)在傳送大量短幀時(shí)，因加入載波擴(kuò)展引起的效率損失對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能沒有明顯的下降。 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 9 9 雙工 雙工 作意味著信道是專用的，這樣前面討論的關(guān)于半雙工操作的所有復(fù)雜問題都不用考慮了。在全雙工模式下，千兆以太網(wǎng)沒有必要使用載波擴(kuò)展，只有在使短幀傳送能持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便 D 算法能正確地仲裁信道時(shí)，載波擴(kuò)展才是必需的。同樣，全雙工千兆以太網(wǎng)也沒有必要使用幀突發(fā)，當(dāng)站可在任意時(shí)間發(fā)送一個(gè)幀，也可在任意 時(shí)間從物理信道接收幀。因?yàn)槭褂脤Ｓ眯诺?，站甚至可以根?jù)自己的意愿進(jìn)行發(fā)送和接收幀操作。 但是，全雙式 會(huì)為收到的流量推遲發(fā)送，也不會(huì)檢測(cè)沖突、阻塞、放棄、后退或重新調(diào)度發(fā)送。在全雙工交換網(wǎng)絡(luò)中，如果多個(gè)端口向一個(gè)輸出端口進(jìn)行發(fā)送，那么將發(fā)生緩沖區(qū)溢出，在這種情況下數(shù)據(jù)包將被丟棄，因此需要一種流量控制的策略來避免這種錯(cuò)誤的發(fā)生。 為基于 10. （ 1） 暫停（ 制幀 在傳統(tǒng)以太網(wǎng)系統(tǒng)中， 議只定義了數(shù)據(jù)幀，沒有控制幀，數(shù)據(jù)幀的絕大部分內(nèi)容都被 層交給上一層處理。 義了一種控制幀 暫停（ 用于全雙工工作方式的一對(duì)站點(diǎn)、中間設(shè)備之間或工作站與中間設(shè)備之間交換流控?cái)?shù)據(jù)， 的格式如圖 示。 圖 格式及各字段定義 （ 2） 使用 進(jìn)行流量控制的流程 10 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 10 圖 流量控制：事件序列 使用 進(jìn)行流量控制，是基于一種事件序列的方式來完成的。當(dāng)某個(gè)被擁塞實(shí)體向發(fā)送源發(fā)出一個(gè) 時(shí)，發(fā)送源在停止發(fā)送新的 幀之前要經(jīng)過一段時(shí)間，這段等待時(shí)間由圖 所示的幾部分構(gòu)成。從圖中可以看出，如果端站點(diǎn)在收到 時(shí)正好開始發(fā)送一個(gè)最大長(zhǎng)度幀，將產(chǎn)生最大等待時(shí)間。 (3)流量控制策略 雖然 義了用于點(diǎn)到點(diǎn)流量控制的機(jī)制，但是何時(shí)或在什么情況下啟動(dòng)流量控制以及使用多長(zhǎng)時(shí)間，卻完全取決了供應(yīng)商或用戶。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度可以使用多種不同的策略。在交換設(shè)備中使用的流量控制策略主要有 3 種：基于緩存空間的流量控制；基于發(fā)送權(quán)的流量控制；基于速率的流量控制。 其中，基于速率的流量控制有很多優(yōu)點(diǎn)，這也是平常網(wǎng) 卡設(shè)置流量控制時(shí)使用的一種策略，下面簡(jiǎn)要說明下它的原理。當(dāng)使用基于速率的流量控制策略時(shí)，端站點(diǎn)可以通過調(diào)整幀間間隔（ 以較快或較慢的速度發(fā)送幀。當(dāng)不存在擁塞時(shí)，交換機(jī)可以通知站點(diǎn)以最小的 以最大速率發(fā)送幀。當(dāng)交換機(jī)檢測(cè)到擁塞時(shí)，它將發(fā)送一個(gè)帶有新的 流量控制幀，接著端站點(diǎn)就將以修改后的 送幀。不同速率的 預(yù)先定義好，取決于復(fù)雜度，可以定義好幾個(gè)級(jí)別的擁塞，用來滿足不同情況下的流量控制。 以太網(wǎng)的每個(gè)數(shù)據(jù)率上都有多種介質(zhì)類型。為支持同軸電纜、雙絞 線和光纖，每種以太網(wǎng)系統(tǒng)在控制器設(shè)備（如網(wǎng)絡(luò)接口控制器或 物理 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 11 11 層連接設(shè)備（如收發(fā)器）之間加入了（至少在邏輯上）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口 11。這可使控制器制造商能獨(dú)立地制造他們的設(shè)備，同時(shí)保持了靈活性，可讓終端用戶選擇其喜歡的介質(zhì)。這個(gè)接口點(diǎn)正是介質(zhì)無關(guān)接口，三種以太網(wǎng)數(shù)據(jù)率的每一個(gè)都定義了一個(gè)這種接口。十兆以太網(wǎng)向百兆以太網(wǎng)過渡時(shí)，引入了 4 位的介質(zhì)無關(guān)接口 代了 串行接口。從百兆向千兆以太網(wǎng)過渡時(shí)引入了一個(gè)新的千兆位介質(zhì)無關(guān)接口（ 它是快速以太網(wǎng) 邏輯擴(kuò)展，保留了部分 口 信號(hào)。兩種設(shè)計(jì)的主要差別在于接口寬度（字節(jié)寬與半字節(jié)寬）以及時(shí)鐘頻率（ 125 25的數(shù)據(jù)通路寬度被設(shè)計(jì)為 8 位而不是半位元組寬度。每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)數(shù)據(jù)以 1速率通過 此為了獲得 1000數(shù)據(jù)速率，發(fā)送和接收時(shí)鐘必須工作在 125于 口也可以工作在10 100以相應(yīng)的時(shí)鐘分別為 25是并不需要支持所有三種數(shù)據(jù)速度， 須通過站點(diǎn)管理實(shí)體來聲明自己所支持的速率。當(dāng)然，以 10 100度工作的 同于 口信號(hào)定義 口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合 太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，口可分為 式和 式，一般說來 接，但是 是可以對(duì)接的，圖 12 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 12 圖 口連接圖 在 口中，它是用 8 根數(shù)據(jù)線來傳送數(shù)據(jù)的，發(fā)送參考時(shí)鐘 頻率均為 1251000=125口主要包括四個(gè)部分：一是從 到物理層的發(fā)送數(shù)據(jù)接口，二是從物理層到 的接收數(shù)據(jù)接口，三是從物理層到 的狀態(tài)指示信號(hào)，四是 和物理層之間傳送控制和狀態(tài)信息的 口。接口信號(hào)在表 列舉出。 表 口信號(hào)定義 信號(hào)名稱 方向（相對(duì)于控制器） 描述 同步于 發(fā)送器 比特 號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)（ 125 :7 發(fā)送數(shù)據(jù) 送 器錯(cuò)誤（用于破壞一個(gè)數(shù)據(jù)包） 送器使能 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 13 13 信號(hào) 接收器 收時(shí)鐘信號(hào)（從收到的數(shù)據(jù)中提 取，因此與 關(guān)聯(lián)） :7 收數(shù)據(jù) 收數(shù)據(jù)出錯(cuò)指示 收數(shù)據(jù)有效指示 絡(luò)狀態(tài) 突檢測(cè)（僅用于半雙工狀態(tài)） 異步 道激活的指示，偵聽到接收 信號(hào)或傳送信號(hào)（僅用于半雙工狀態(tài)） 異步 管理配置 置接口時(shí)鐘 (1)時(shí)鐘信號(hào) 于 說，此時(shí)是 號(hào)；而對(duì)于說 ,此時(shí)是 號(hào)。 (2)在千兆速率下， 供 號(hào)， 4 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 14 14 千兆網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的 計(jì)實(shí)現(xiàn)號(hào)與此時(shí)鐘信號(hào)同步。在信號(hào)的上升沿采樣， 動(dòng)。 時(shí)鐘頻率是數(shù)據(jù)傳輸速率的 ，即 125則，在 10/100率下，供 鐘信號(hào)，其它信號(hào)與此信號(hào)同步，其工作頻率為25100絡(luò)）或 10絡(luò)）。 （ 3） 同樣的， 樣具有相同的要求，所不同的為它是 號(hào)方向是從 參考時(shí)鐘，在時(shí)鐘的上升沿采樣。 由 動(dòng)，而 能從接收到的數(shù)據(jù)中提取時(shí)鐘 有可能由一個(gè)名義上的參考時(shí)鐘（ 驅(qū)動(dòng) （ 4） 管理配置接口控制 特性。該接口有 32 個(gè)寄存器地址，每個(gè)寄存器地址 16 位。其中前 16 個(gè) 已 經(jīng) 在 “規(guī)定了用途，其余的則根據(jù)各器件自己指定。 口時(shí)序特性 在 口中 ,道參考時(shí)鐘是 道參考時(shí)鐘是義了它們之間的關(guān)系，如圖 所示。 圖 口信號(hào)時(shí)序要求 由圖 知，標(biāo)準(zhǔn)只定義了 道中接收端的 間和 間，即只對(duì) 道上 一側(cè)的接收特性作了定義，而對(duì) 道一側(cè)的發(fā)送特性并沒有定義。對(duì)于器件制造商而言，可對(duì) 道 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 15 15 一側(cè)的 發(fā)送特性作適當(dāng)調(diào)整，只要最終的時(shí)序滿足 道上 12。對(duì) 道也是同樣的道理，器件制造商可對(duì) 道那一側(cè)的 發(fā)送特性作適當(dāng)調(diào)整，只要最終的時(shí)序滿足道上 一側(cè)的接收特性就可以。 口的發(fā)送時(shí)序如圖 示，接收時(shí)序如圖 示。 圖 號(hào) 發(fā)送時(shí)序 圖 號(hào)接收時(shí)序 管理 口 管理 口，在硬件設(shè)計(jì)上同 管理 口是一樣的。 口包括兩根信號(hào)線： 過它， 或其它控制芯片可以訪問物理層芯片的寄存器，并通過這些寄存器來對(duì)物理層芯片進(jìn)行控制和管理。 理接口的兩根信號(hào)信解釋如下： 理接口的時(shí)鐘，它是一個(gè)非周期信號(hào)，信號(hào)的最小周期（實(shí)際是正電平時(shí)間和負(fù)電平時(shí)間之和）為 400小正電平時(shí)間 和負(fù)電平時(shí)間為 160大的正負(fù)電平時(shí)間無限制。它與 任何關(guān)系。 16 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 16 一根雙向的數(shù)據(jù)線，用來傳送 的控制信息和物理層的狀態(tài)信息。 據(jù)與 鐘同步，在 升沿有效。 理接口的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)順序如表 表 理接口的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) T A 1 01 10 0 1 01 01 0 其中，各個(gè)數(shù)據(jù)域的含義如下： 前綴域，為 32 個(gè)連續(xù) “1”比特，這個(gè)幀前綴域并不是必要的，某些物理層芯片的 作就沒有這個(gè)域。 開始標(biāo)志，出現(xiàn) “01”比特表示幀結(jié)構(gòu)開始。 操作碼，比特 “10”表示此幀為一讀操作幀，比特 “01”表示此幀為一寫操作幀。 理層芯片的地址， 5 個(gè)比特，每個(gè)芯片都把自己的地址與這 5 個(gè)比特進(jìn)行比較，若匹配則響應(yīng)后面的操 作，若不匹配，則忽略掉后面的操作。 來選擇物理層芯片的 32 個(gè)寄存器中的某個(gè)寄存器的地址。 態(tài)轉(zhuǎn)換域，若為讀操作，則第一比特時(shí) 高阻態(tài)，第二比特時(shí)由物理層芯片使 “0”。若為寫操作，則 由 芯片控制，其連續(xù)輸出 “10”兩個(gè)比特。 的寄存器的數(shù)據(jù)域， 16 比特，若為讀操作，則為物理層送到的數(shù)據(jù)，若為寫操作，則為 送到物理層的數(shù)據(jù)。 結(jié)束后的空閑狀態(tài)，此時(shí) 源驅(qū)動(dòng)，處于高阻狀態(tài)，但一般用上拉電阻使其處在高電平，即 腳需要上拉電阻。 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 17 17 據(jù) 幀 的 時(shí) 序 關(guān) 系 如 圖 圖 示：圖 操作時(shí)序圖 圖 操作時(shí)序圖 當(dāng) 操作時(shí)， 為 “01”，映射的地址（ 6據(jù)寫入到 定的寄存器里；當(dāng) 操作時(shí)， 為 “10”，映射的地址（ 定的寄存器里讀出 口的 16據(jù)。 物理層提供了將數(shù)據(jù)鏈路層給出的數(shù)據(jù)字節(jié)轉(zhuǎn)換成可在物理介質(zhì)上傳輸?shù)暮线m信號(hào)的字段，同樣它也負(fù)責(zé)將從物理介質(zhì) 上接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可向數(shù)據(jù)鏈路層傳遞的數(shù)據(jù)字節(jié)。千兆位以太網(wǎng)的物理層技術(shù)很大一部分是摘自光纖通道標(biāo)準(zhǔn)，在千兆位以太網(wǎng)中采用了最低兩層的光纖通道技術(shù)、口與介質(zhì)）和 碼 /譯碼）。由于光纖通道技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用了多年，所以 準(zhǔn)委員會(huì)為了大大減少千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)，而決定采用這種技術(shù)。千兆位以太網(wǎng)的物理層由三個(gè)子層構(gòu)成： 物理編碼子層（ 用于提供與所用物理介質(zhì)無關(guān)的數(shù)據(jù)編碼和譯18 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 18 碼功能。但是在千兆位以太網(wǎng)中，光纖介質(zhì)和短雙絞線所采用的編碼模式（光纖通道 8B/10B 編碼）與 介質(zhì)是不同的。 物理介質(zhì)接入子層（ 完成符號(hào)的串行化和解串（ 由10 位符號(hào)一組組成的編碼數(shù)據(jù)流在進(jìn)行發(fā)送前要被串行化，另外接收到的數(shù)據(jù)流也應(yīng)被解串行化，并以 10 位符號(hào)一組的形式傳遞給 層。 物理介質(zhì)相關(guān)子層（ 負(fù)責(zé)將來自于 層的信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合特定介質(zhì)類型的信號(hào)。如果介質(zhì)是光纖，那么電信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，在接收方則是相反的過程。介質(zhì)相關(guān)接口（ 義了 和介質(zhì)之間的連接器。 P）是瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院（ P 協(xié)議棧 13。 譯器、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制器做相關(guān)的修改工作，其運(yùn)行既可以依賴于特定操作系統(tǒng)，也可以不需要操作系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。 P 實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)是在保持 議主要功能的基礎(chǔ)上減少對(duì) 占用，一般它只需要幾十 50右的 可以運(yùn)行，使得 議棧很適合在嵌入式系統(tǒng)中使用。 特性主 要包括如下幾方面： (1) 支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的 發(fā)； (2) 支持 議（ 制報(bào)文協(xié)議）； (3) 包括實(shí)驗(yàn)性擴(kuò)展的的 戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）； (4) 包括阻塞控制， 算，以及快速恢復(fù)和轉(zhuǎn)發(fā)的 輸控制協(xié)議）； (5) 提供專門的內(nèi)部回調(diào)接口 (于提高應(yīng)用程序性能； (6) 可選擇的 串口 線程情況下）； (7) 在最新的版本中支持 對(duì)點(diǎn)協(xié)議）； (8) 新版本中增加了的 支持； 第二章 千兆以太網(wǎng)理論基礎(chǔ) 19 19 (9) 支持 議，動(dòng)態(tài)分配 址（動(dòng)態(tài)主機(jī)設(shè)置協(xié)議）。 目前使用最廣泛 的輕型 P 免費(fèi)協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)了較為完備的議，具有超時(shí)時(shí)間估計(jì)、快速恢復(fù)和重發(fā)、窗口調(diào)整等功能。 供了兩種操作網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行的 式： 常見的標(biāo)準(zhǔn) 式，有規(guī)范統(tǒng)一的上層函數(shù)接口，移植性好，便于理解和使用；而 理解為原始套接字方式，它與 比有更卓越的性能以及更低的內(nèi)存占用，際上也是基于 實(shí)現(xiàn)的。因此，如果希望簡(jiǎn) 化開發(fā)，就選用 如果為了實(shí)現(xiàn)最好的網(wǎng)絡(luò)性能，則應(yīng)選用 在 個(gè) 識(shí)別的，但具體實(shí)現(xiàn)上也是與普通的協(xié)議棧類似，一種基本的 個(gè)步驟： 議棧初始化； 據(jù)發(fā)送與接收；關(guān)閉當(dāng)前 接。類似的，在 議的數(shù)據(jù)傳輸流程也和 樣，只是不需要獨(dú)立的連接創(chuàng)建和關(guān)閉的過程。 20 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 20 第三章 以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 21 21 第三章 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸硬 件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 計(jì)思想 本文研究的是基于 以太網(wǎng)的 數(shù)據(jù)處理，目的是能廣泛應(yīng)用于多種嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的前端設(shè)計(jì)，如網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備、 字電視設(shè)備、家庭智能設(shè)備等。根據(jù) 可重復(fù)擦寫編程的特點(diǎn)，采用 文為了設(shè)計(jì)能滿足于各種不同的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，和增強(qiáng)系統(tǒng)的可移植性，采取了一系列的措施。 首先，考慮到以太網(wǎng)高速而又龐大的數(shù)據(jù)量，尤其是載有音視頻流的1000M 網(wǎng)絡(luò)，以及開發(fā)的成本問題，我們引入了一種針對(duì)普通產(chǎn)品開發(fā)的片 列。 有并行執(zhí)行的特點(diǎn)，相對(duì)于其他器件在數(shù)據(jù)處理上具有明顯的速度上的優(yōu)勢(shì)，同時(shí) 列 有幾百 至幾千 塊 源，可用于數(shù)據(jù)的緩存，完全可以滿足于1000M 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)量的要求 14。在 系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中，常常會(huì)采用某些具有特定功能的 以提高系統(tǒng)開發(fā)的效率，減少成本?？紤]到開發(fā)周期和設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用 司的 P 核實(shí)現(xiàn)對(duì) 據(jù)的主要處理工作，該 支持多種工作模式，同 時(shí)用戶可以根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)自定義配置。其次，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的 址和址的自動(dòng)映射，本系統(tǒng)還增加了對(duì) 據(jù)包的解析和 答功能的設(shè)計(jì)。除此之外，為了提高系統(tǒng)的通用性，物理芯片需能夠支持1000/100/10M 以太網(wǎng)、雙工 /半雙工工作模式以及 1000M 光纖的接入。 統(tǒng)功能 根據(jù)以述的設(shè)計(jì)思想，為了滿足大部分設(shè)備對(duì)以太網(wǎng)的 據(jù)處理的需求，確定了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能如下： 22 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 22 (1)支持 10M/100M/1000M 以太網(wǎng)； (2)支持雙工 /半雙工； (3)驗(yàn)和幀長(zhǎng)度校驗(yàn)； (4)址濾波； (5)支持 析； (6)支持 準(zhǔn)網(wǎng)口和 口的輸入； (7)支持 口用戶配置。 統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上述技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)思想，圖 3出了本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。本系統(tǒng)可分為五大模塊：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、 口模塊、 心處理模塊、用戶配置模塊和用戶數(shù)據(jù)接口模塊。 圖 3統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 （ 1） 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換電路 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換電路，主要功能是實(shí)現(xiàn)雙絞線或光纖電纜的以太網(wǎng)物理層數(shù)據(jù)與 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，為 供處理的 據(jù)源和送出上傳 據(jù)，是傳輸介質(zhì)和 據(jù)交流的橋梁。 （ 2） 口模塊 口模塊，可分為接收 發(fā)送 口兩個(gè)子模塊，實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的同步。 （ 3） 心處理模塊 根據(jù)以上設(shè)計(jì)思想， 據(jù)的核心處理模塊直接采用 第三章 以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 23 23 P 核，可以完成 址濾波、數(shù)據(jù) 長(zhǎng)度校驗(yàn)、封裝 據(jù)幀格式等基本功能，對(duì)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的好壞標(biāo)記和對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝標(biāo)記。 （ 4） 用戶配置模塊 用戶配置模塊主要是實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)正確地完成 對(duì) 寄存器和系統(tǒng)地址信息（ 址和 址）的配置，同時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)控 的工作狀態(tài)。該模塊可分為 P 核配置兩個(gè)子模塊， 00Kb/2C 總線協(xié)議，模擬從設(shè)備 序； 配置子模塊模擬 實(shí)現(xiàn)對(duì) 寄存器的配置。 （ 5） 用戶數(shù)據(jù)接口模塊 用戶數(shù)據(jù)接口模塊涉及對(duì)通過 處理后的接收數(shù)據(jù)幀和待上傳的數(shù)據(jù)包兩部分?jǐn)?shù)據(jù)的處理以及 能的實(shí)現(xiàn)，可分為接收數(shù)據(jù)用戶接口、上傳數(shù)據(jù)用戶接口、 析與應(yīng)答三個(gè)子模塊。 理層芯片選擇 以太網(wǎng)物理層的處理工作大多數(shù)直接采用專業(yè)的物理層芯片來完成，完成數(shù)據(jù)的物理層編解碼和收發(fā)功能 15。目前，物理層芯片的生產(chǎn)商以國(guó)外為主，如 司等，其主流產(chǎn)品為 100/10M 和 1000著以太網(wǎng)的速率的提高，萬兆物理層芯片也被廣泛應(yīng)用于光纖以太網(wǎng)。國(guó)內(nèi)對(duì)芯片的研發(fā)起步比較晚，華為、中興、天津中晶微電子等企業(yè)近些年也推出了不少的產(chǎn)品，但是技術(shù)還有待發(fā)展。 88片是 司 列的一款千兆以太網(wǎng)收發(fā)器，主要應(yīng)用 于 101001000以太網(wǎng)，采用 藝，能實(shí)現(xiàn)基于 屏蔽雙絞線標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)物理層數(shù)據(jù)的收發(fā)。 88口模式，有 一款應(yīng)用廣泛的以太網(wǎng)物理層芯片。 88片采用了 司的 擬電24 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 24 纜測(cè)試儀）功能，可以使用時(shí)域反射技術(shù)遠(yuǎn)程測(cè)試電纜故障，減少了設(shè)備應(yīng)答和服務(wù)請(qǐng)求的次數(shù)，同時(shí)還能通過 測(cè)線纜潛在的問題和線 纜的開路、短路或阻抗不匹配問題，準(zhǔn)確度能達(dá)到一米。另外， 88片具有先進(jìn)的混合信號(hào)處理能力，可以以 1速率完成自適應(yīng)均衡、消除反射或串?dāng)_、數(shù)據(jù)恢復(fù)、誤碼糾正等功能，是一款抗噪聲能力強(qiáng)的低功耗以太網(wǎng)物理層芯片。 88片中嵌入了一個(gè)可選的 串轉(zhuǎn)換 /串并轉(zhuǎn)換器），可以直接與光纖收發(fā)器連接，實(shí)現(xiàn) 1000纖標(biāo)準(zhǔn)與1000絞線標(biāo)準(zhǔn)傳輸媒體的轉(zhuǎn)換。通過選擇， 88以通過 000絞線網(wǎng)絡(luò)或 型可插拔）模塊接入光纖網(wǎng)絡(luò)，分別如圖 3 3示。 圖 38入雙絞線網(wǎng)絡(luò) 圖 38入光纖網(wǎng)絡(luò) 除了以上所述， 88片還支持光纖與銅線自動(dòng)檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)連接的自動(dòng)協(xié)商、可編程的 動(dòng)等功能，方便了用戶對(duì)以太網(wǎng)接入的開發(fā)。 根據(jù)本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能的要求，以太網(wǎng)物理層芯片需滿足同時(shí)支持 種接口， 101001000準(zhǔn)雙絞線和千兆光纖介質(zhì)的傳輸，半雙工和雙工切換的工作模式。 司的以太網(wǎng) 物理層芯片 88用 藝，是一款低成本、低功耗的千兆以太網(wǎng)物理層芯片，足以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 第三章 以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 25 25 芯片選擇 在 開發(fā)設(shè)計(jì)中， 片的選取非常重要，不合理的選取會(huì)導(dǎo)致一系列的后續(xù)設(shè)計(jì)問題，甚至?xí)?；合理的選取不僅避免設(shè)計(jì)問題，而且可以提高系統(tǒng)的性價(jià)比，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。通常， 片選取需從芯片的供貨商和開發(fā)工具的支持、電氣接口標(biāo)準(zhǔn)、硬件資源、速度等級(jí)、溫度等級(jí)、封裝形式、價(jià)格七個(gè)方面入手 16。 （ 1） 供貨商和開發(fā)工具的支持 目前，主要 的 應(yīng)商有 司、 司、 司和司等， 發(fā)展迅速，器件的淘汰率隨之提高，為了延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期，最好選擇貨源比較足的主流器件。 從開發(fā)工具來看， 司的 司的 ，更新及時(shí)、功能強(qiáng)大、界面友好，支持本公司所有器件的設(shè)計(jì)開發(fā)和很多第三方軟件的應(yīng)用，如 ，能將器件的性能發(fā)揮到最佳。因此，一般在沒有特殊要求情況下，器件從這兩家公司中選取。 雖然 司的開發(fā)智能 程度相對(duì) 司要高一些，但 過 的使用可以達(dá)到更高的效率。目前，司的主流器件有 系列 ，其中 列主要應(yīng)用 于邏輯 設(shè)計(jì)；要應(yīng)用于簡(jiǎn)單數(shù)字信號(hào)處理， 列主要應(yīng)用于高速邏輯設(shè)計(jì)， 列主要應(yīng)用于高速復(fù)雜數(shù)字信號(hào)處理， 列主要應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)只需要對(duì) 據(jù)幀做簡(jiǎn)單的邏輯處理和緩存等等， 列器件足以滿足這一需求。 （ 2） 芯片的電氣接口標(biāo)準(zhǔn) 目前，數(shù)字電路的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)非常多，在某些大型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常常需要同時(shí)支持多種電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)中的 接口電氣標(biāo)準(zhǔn)只采用了 司的絕大部分器件均能夠滿足。 26 基于 千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 26 （ 3） 硬件資源 硬件資源是 片選取的重要指標(biāo)，包括邏輯資源、 I/O 資源、布線資源、存儲(chǔ)器資源和某些底層內(nèi)嵌功能單元和內(nèi)嵌專用硬核等。在 I/O 資源和邏輯資源的需求是最需要重點(diǎn)考慮的問題。邏輯資源一般要求消耗的資源不超過 70%，主流 件中，邏輯資源都比較豐富，比較容易選擇。 I/O 資源需要注意的是避免過度的消耗，因?yàn)檫^度的消耗可能會(huì)導(dǎo)致 荷過重，器件發(fā)熱量過大，以影響器件的速度性能、工作穩(wěn)定性和壽命，設(shè)計(jì)中也要充分考慮器件的散熱問題。另外，局 部布線資源也要充足，以免影響電路的運(yùn)行速度。在一些特殊場(chǎng)合，特別是數(shù)據(jù)量比較大的情況下，還得考慮存儲(chǔ)器資源，如 源。還有鎖相環(huán)、 底層內(nèi)嵌功能單元或內(nèi)嵌專用硬核可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)作為參考需求。 （ 4） 速度等級(jí) 對(duì)于芯片速度等級(jí)的選取，有一個(gè)基本原則：在滿足應(yīng)用需求的情況下，盡量選擇速度等級(jí)低的芯片。因?yàn)樗俣鹊燃?jí)高的芯片更容易產(chǎn)生信號(hào)反射，增加價(jià)格成本，延長(zhǎng)開發(fā)周期。本設(shè)計(jì)的主時(shí)鐘最高位 125M， 4