马 军 徐佩霞

     来源：《电子技术应用》

     摘要：根据交换式路由器的设计要求、结构功能及千兆比以太网的具体特点，使用介质访问控制子层的控制芯片xmacii和大容量的fpga，完成了千兆比以太网接口的设计与实现。

     关键词：千兆比以太网接口

     xmacii fpga

     随着宽带网络的普及和网络应用的多业务需求，特别是基于视频多媒体等的大流量网络业务的增多，传统的路由器越来越成为高速网络的瓶颈。由于路由器各个端口之间是通过共享总线相连，路由器的端口速率比较低，因而限制了转发ip分组的能力。传统的路由器在运行路由协议、维护路由表等方面都难以满足现代ip通信网络的要求。

     交换式路由器是采用新型交换结构来实现分组路由转发功能的下一代路由器。交换式路由器可以增加链路带宽的利用率；简化协议的复杂度；同时，还可以减轻网管的负担；在采取一定的措施后，路由器也可以提供一定程度的服务质量保证。为提高路由器转发分组的速度和能力，路由器的各端口之间采用交换结构进行互连，这样路由器的端口速度大大提升，可以与atm交换机相比，满足了日益增长的各种网络服务的要求。

     交换式路由器被设计成能够在各种不同类型的物理网络之间完成路由功能。千兆比以太网是高速率的物理网络，具有很多与其他物理网络差别较大的物理物性，因而需要专用的接口电路以屏蔽千兆比以太网的具体物理特性，向上提供标准的数据交换接口，实现路由器的数据链路层和千兆比以太网间的数据传送。

     千兆比以太网接口采用了介质访问子层访问控制器xmacii完成介质访问子层的功能，采用大容量的fpga实现逻辑控制判断的功能，实现了路由器与千兆比以太网间的高速数据传送。

     1 介质访问控制子层的控制芯片--xmacii

     xmacii是vitesse公司的下一代千当比以大风介质访问控制器产品，能提供高性能单片千兆比以太网上行链路、千兆比数据交换、缓冲中断，内含点到点应用服务和网络服务适配器的解决方案。它符合ieee

     802.3z千兆比以太网和gmii（1000base-t）标准规范和ieee802.3x基于帧的流量控制规范。

     xmacii千兆比以太网控制器为3.3v的cmos芯片，240引脚的pqfp封装。xmacii的内部结构图如图1所示。

     xmacii片内集成了发送和接收fifo，以及8b10bpcs译码/***。32位数据宽度的8kb接收fifo和4kb发送fifo缓冲高速的数据，总线支持数据突发，确保2000gbit的双工带宽。fifo接口能够由硬件控制，不需要占用cpu资源。xmacii片内集成了发送和接收fifo，以及8b10bpcs译码/***。32位数据宽度的8kb接收fifo和4kb发送fifo缓冲高速的数据，总线支持数据突发，确保2000gbit的双工带宽。fifo接口能够由硬件控制，不需要占用cpu资源。pcs包含两个用于物理层访问的接口：fc-0和gmii。具有8b10b译码/***的fc-0接口提供了更加可靠的数据传输，因此采用了将fc-0接口直接连续到10bit

     fc-0 1.25gbit以太网的收发器（serdes）的方案，gmii接口没有使用。

     xmacii包含67个配置寄存器和53个统计计时器，这些寄存器通过管理寄存器和控制接口（management

     registers and control interface）来访问。xmacii通过设置这些管理寄存器的值实时地对千兆比以太网的访问进行控制，如地址匹配、字节顺序、数据传送可选项的设置，以及流量控制、vlan的设置和自回环的控制等。xmacii还随时统计发送和接收的状态数值，并及时更新snmp和rmon管理计数器组，以提供网络传输的各种状态信息。全套以太网mib状态计数器与ietf和iso定义相符。

     发送数据的时候，主机需先检查xmacii的xmtrrdy信号，有效时则使txpktvalid信号有效，以表明传输到xmacii的包的开始。该信号一直有效直至包的发送结束。该信号有效后，