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基于C6678片内以太网交换子系统接口资源详解

2018年01月30日 09:37 次阅读
针对8DSP TMS320C6678与外部设备进行数据通信的需求,以片上集成千兆以太网交换子系统为核心,选取芯片88E1111作为PHY设备,设计了千兆以太网通信接口的硬件电路。在嵌入式操作系统SYS/BIOS和网络开发环境NDK上,完成了以太网底层驱动和TCP/IP协议的程序设计。通过DSP与上位机进行以太网通信测试,证明了以太网接口电路硬件及软件的正确性和实用性。 随着DSP处理器在现代工业的应用越来越广泛,DSP的功能不仅只有快速运算处理,还需要与其他处理器或者设备之间进行实时数据交换,以实现资源的共享。因此,针对不同设备的需求,选择稳定、快速和高效率的接口方式在当今数字信号处理系统设计中关键的组成部分。 TI公司的8核处理器TMS320C6678(以下简称C6678)提供丰富的片上接口资源用于处理器与外设之间的通信,这些接口都可以用于DSP与外设之间的通信,但是灵活性有差异,使用SGMII接口来实现千兆以太网通信,可使得通信接口一般化,能够适用于众多的设备连接。 本文针对C6678的芯片特点以及含有的接口资源,设计实现了千兆以太网通信,主要设计了以太网接口电路、网络底层硬件驱动、TCP/IP协议的用户程序,并完成了与上位机以太网通信测试,实现了数字信号高速有效地网络传输。 1 C6678以太网交换子系统 C6678是基于KeyStone I构架的8核高性能、定点/浮点处理器,单核最高工作频率可达1.25 GHzC6678的以太网交换子系统包括2个以太网媒体访问控制(Ethernet Media Access ControllerEMAC)2SGMII1个管理数据输入输出(Management Data Input OutputMDIO)3-Port以太网交换模块以及网络配置总线,其网络交换子系统如图1所示。  C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解              2内部结构 EMAC的作用是将交换子系统的内部信号转换为GMII信号传递给SGMII模块;MDIO控制物理层芯片执行对多数据流的控制输入输出。 2 PHY芯片88E1111 本文选择C6678作为主芯片,由于C6678的千兆网络交换子系统只支持SGMII接口,所以本文选择对SGMII接口的网络数据传输具有较好兼容性的物理芯片88E111188E1111芯片的内部结构如图2所示。 88E1111的介质接口有铜介质接口和光纤接口。铜介质接口为MDI[30],通过设置HWCFG_MODE[30]来选择运行模式。 88E1111集成的MDIO模块与EMACMDIO接口相连接,可将方便网络控制端读取物理芯片状态寄存器,达到实时监测的效果。 3 硬件接口设计 本文设计的任务是基于C6678片内以太网交换子系统和片外PHY芯片88E1111及其外围电路的接口设计。主要包括:C667888E1111芯片连接、88E1111芯片配置以及88E1111芯片与网络介质连接。 3.1 C667888E1111芯片连接 C6678PHY芯片88E1111的接口电路如图3所示。88E1111工作在SGMII接口模式下,不需要TXCLK时钟输入,更有助于减少电路板上走线的数量,同时也可减少噪声的产生。  C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解       主要的接口信号包括时钟和数据信号如下: MDIO_CLK:管理数据时钟。该时钟信号由C6678片上的MDIO模块提供,该时钟频率通过配置MDIO的控制寄存器CONTROL中的CLKDIV位来控制实现。 SGMII_TXPSGMII_TXN:串行发送差分数据线。连接DSP内部SerDes和物理芯片的S_IN管脚,DSPSerDes通过该管脚向物理层发送串行数据,数据中包含发送数据时钟信号。 SGMII_RXPSGMII_RXN:串行接收差分数据线。连接DSP内部SerDes和物理芯片的S_OUT管脚,物理层芯片通过该接口将数据传送到DSPSerDes,数据中包含数据接收时钟信号。 MDIO:管理数据I/O。可最多连接32PHY设备到DSPEMAC,并且可以枚举所有PHY设备,读取PHY设备状态寄存器来监测PHY的连接状态。数据帧结构符合802.3标准,包含读写指令、PHY地址、寄存器地址和数据等。 因为88E1111上集成的MDIOC6678集成MDIO模块进行连接时,电压有所差别,前者电压为2.5 V,后者电压为1.8 V,所以在二者之间应该添加电压转换器。本文采用一片PCA9306,实现2.5 V1.8 V之间的电平转换,其连接电路如图4所示。  C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解 3.2 88E1111芯片配置 88E1111C6678MDIO模块相连接,MDIO最多可识别32个物理芯片,在使用物理芯片之前需要对其进行配置,配置内容主要包括芯片的地址、模式等。配置CONFTG[60]管脚定义可查询文献,本文配置的硬件电路如图5所示,图5中可以不使用电阻,本文为了测试方便,加一个0 Ω的电阻。  C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解 88E1111硬件配置完成后,系统将固定为一种接口方式,按照文献的定义,物理芯片的地址为:PHY_ADDRESS=0’b00001,芯片模式为:不带时钟,自动协商的SGMII模式。 3.3 88E1111芯片与RJ45连接 88E1111和网络介质之间无法直接连接,因传输速度在千兆级,所以更加需要设计合适的网络隔离变压器来降低传输损耗、回音和串扰。本文选择千兆网口插座HR911130C,该插座内部自带变压器电路,只需在外部连接滤波网络便可实现网络信号稳定地传输。88E1111 HR9111130C采用差分连接,在PCB布线时需要严格等长,且一般还需使用阻抗匹配网络,如图6中的R1C1 4 软件程序设计 TI针对网络开发发布了网络开发套件(Network Development KitNDK),能将多个模块的配置操作交给NDK网络框架实现,同时数据分包和解析也无需程序员过多考虑,加速了网络开发进程。NDK构建在实时操作系统SYS/BIOS之上,NDK通过OS抽象层与BIOS进行交互,同时BIOScfg配置文件能对NDK各模块进行可视化查看。

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W5300的目标是在高性能的嵌入式领域,如多媒体数据流服务。与WIZnet现有的芯片方案相比较,W5...
发表于 2017-11-13 15:38 138次阅读
w5300是什么,w5300介绍

基于51单片机控制的以太网通讯实现

 摘要:介绍以太网的帧协议和以太网控制芯片RTL8019AS的结构特性;介绍51单片机控制RTL80...
发表于 2017-11-13 10:55 917次阅读
基于51单片机控制的以太网通讯实现

不可不知的存储网络中FCoE的8个技术

原先的以太网使用到了一种叫做PAUSE的机制,PAUSE机制可以防止瞬时过载导致缓冲区溢出时不必要的...
发表于 2017-11-10 14:38 142次阅读
不可不知的存储网络中FCoE的8个技术

数据中心存储结构的未来也许会是RDMA

英特尔公司将RDMA技术直接应用在至强服务器的主板上。DataON公司正在使用新型Lightning...
发表于 2017-11-10 14:23 263次阅读
数据中心存储结构的未来也许会是RDMA

以太网怎么连接其操作步骤详解

  以太网怎么连接路由器这里教大家如何进行连接
发表于 2017-11-10 12:53 1559次阅读
以太网怎么连接其操作步骤详解

rs232转以太网模块是什么及使用方法和原理分析

RS232转以太网是一款嵌入式以太网串口数据转换设备, 内部集成了 TCP/IP 协议栈, 用户利用...
发表于 2017-11-08 10:03 860次阅读
rs232转以太网模块是什么及使用方法和原理分析

rs485转以太网介绍

RS485 转以太网模块是用来将以太网TCP 网络数据包或UDP 数据包与RS485接口数据实现双向...
发表于 2017-10-31 09:01 554次阅读
rs485转以太网介绍

profinet和工业以太网区别

profinet(实时以太网)基于工业以太网,具有很好的实时性,可以直接连接现场设备(使用PROFI...
发表于 2017-10-25 11:03 1189次阅读
profinet和工业以太网区别

工业以太网交换机和普通交换机的区别

在网络发达的今天,交换机被许多需要使用网络的朋友使用,可以实现一个网络多台电脑公用。但是什么是工业以...
发表于 2017-10-25 10:39 498次阅读
工业以太网交换机和普通交换机的区别

工业以太网与现场总线

现场总线是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网...
发表于 2017-10-25 10:15 531次阅读
工业以太网与现场总线

工业以太网的是什么_工业以太网络环境

在工业领域使用的以太网,一般是数据链路层和物理层使用目前商用以太网的标准,而应用层被各个厂家重新定义...
发表于 2017-10-25 09:45 334次阅读
工业以太网的是什么_工业以太网络环境

工业以太网交换机原理与应用

工业以太网交换机,即应用于工业控制领域的以太网交换机设备,由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛;能...
发表于 2017-10-25 09:22 331次阅读
工业以太网交换机原理与应用

工业以太网交换机品牌排名

交换机十大品牌排行榜,此次榜单收集了交换机行业超过55个品牌信息及62685个网友的投票做为参考,发...
发表于 2017-10-25 09:04 1172次阅读
工业以太网交换机品牌排名

令牌环网概念_令牌环网工作原理_令牌环网为什么没...

令牌环网是一种以环形网络拓扑结构为基础发展起来的局域网,如图1-12所示。虽然它在物理组成上也可以是...
发表于 2017-08-14 17:53 633次阅读
令牌环网概念_令牌环网工作原理_令牌环网为什么没...

Marvell推出业界首款安全功能的汽车级千兆以...

美国加利福尼亚州圣克拉拉市(2017年7月28日)– 存储、网络和连接半导体解决方案的领导厂商 Ma...
发表于 2017-07-31 10:44 528次阅读
Marvell推出业界首款安全功能的汽车级千兆以...

PC等仪器总线该如何选择?

当您面对各种各样的仪器连接总线时,可能会很难为自己的应用作出最合适的选择。可以说每个总线都有各自的优...
发表于 2017-04-30 08:03 456次阅读
PC等仪器总线该如何选择?

简述在工业控制中以太网的应用

在工业生产中,随着生产规模的扩大和复杂程度的提高,实际应用对控制系统的要求越来越高。在20世纪50~...
发表于 2017-04-28 16:45 1052次阅读
简述在工业控制中以太网的应用

以太网供电设计的理想选择

经理:你听说过 IEEE 委员会正在讨论的有关该最新 PoE 标准的什么事吗? 员工:是的,我刚刚在...
发表于 2017-04-18 15:42 203次阅读
以太网供电设计的理想选择

25千兆以太网怎样让网络更快更智能

直到最近,万兆以太网(10GbE)依然是高性能数据中心标准服务器和架顶式(ToR)交换机的速度规范。...
发表于 2017-04-10 18:27 396次阅读
25千兆以太网怎样让网络更快更智能

低功耗以太网节能的两种实现方法

以太网为什么这么耗电?是一个很常见的问题。典型的有功功率10/100 Mbps以太网物理层(PHY)...
发表于 2017-04-08 01:05 680次阅读
低功耗以太网节能的两种实现方法

赫联亚太新增Stewart Connector供...

专业的互连与机电产品授权分销商赫联亚太(Heilind Asia Pacific)日前宣布进一步扩展...
发表于 2017-03-23 10:18 240次阅读
赫联亚太新增Stewart Connector供...

利用低功率以太网节约功耗的两种方法

“以太网为何如此耗电?”是一个很常见的问题。典型的有功功率10/100 Mbps 以太网物理层(PH...
发表于 2017-03-17 15:19 346次阅读
利用低功率以太网节约功耗的两种方法

基于FPGA硬件加速的BittWare Stre...

在过去的三十年中,以太网已经发展成为所有行业的统一通信基础架构。每天都有超过三百万的以太网端口在部署...
发表于 2017-03-15 17:34 451次阅读
基于FPGA硬件加速的BittWare Stre...

新的缩放模式:以太网端口扩展器

在过去的三十年中,以太网已经发展成为所有行业的统一通信基础架构。每天都有超过三百万的以太网端口在部署...
发表于 2017-02-17 15:30 458次阅读
新的缩放模式:以太网端口扩展器

开启400G以太网:Spirent 400G以太...

在法国尼斯举行的2014WDM和下一代光纤网络研讨会上,思博伦通信 和 赛灵思公司讨论了通过Spir...
发表于 2017-02-10 20:06 127次阅读
开启400G以太网:Spirent 400G以太...

TECH:基于FPGA的高速以太网适配器卡必备的...

INVEA-TECH公司制作了基于FPGA的硬件加速以太网接口卡(HANICs)。本周,该公司在加利...
发表于 2017-02-09 13:49 253次阅读
TECH:基于FPGA的高速以太网适配器卡必备的...

Aldec发布ASIC容量可达2.88亿门的最大...

作为面向系统和专用集成电路(ASIC)设计提供混合硬件描述语言(HDL)模拟和硬件辅助验证解决方案的...
发表于 2017-02-09 10:52 274次阅读
Aldec发布ASIC容量可达2.88亿门的最大...

用现有的Cat 5e/6传输设备将数据中心带宽和...

将1Gbps以太网线缆提高到2.5或者5Gbps承诺的数据中心带宽效率和吞吐量,并在低成本投入下实现...
发表于 2017-02-09 09:58 200次阅读
用现有的Cat 5e/6传输设备将数据中心带宽和...

FMC板扩展了基于Zynq的Avnet ZedB...

来自Opsero ElectronicDesign的以太网FMC卡接入基于 Zynq的 Avnet ...
发表于 2017-02-09 09:56 367次阅读
FMC板扩展了基于Zynq的Avnet ZedB...

宜科:工业以太网现场总线互连解决方案

众所周知,随着“工业4.0”战略的展开,计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域,其主...
发表于 2017-01-18 11:36 276次阅读
宜科:工业以太网现场总线互连解决方案

全新“CTH200系列”以太网PLC耀世登场-合...

CTH200控制器系列是合信技术(www.co-trust.com)经过大量的市场调研与试验, 凝聚...
发表于 2017-01-10 10:07 311次阅读
全新“CTH200系列”以太网PLC耀世登场-合...

车用以太网或将成实现ADAS及自动驾驶关键

如新一代AVB传输协议等新兴TSN标准所提供的特性,能够完全满足ISO 26262要求,并将汽车以太...
发表于 2016-12-30 10:17 552次阅读
车用以太网或将成实现ADAS及自动驾驶关键

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