军用千兆以太网交换芯片的设计与制造

基于以太网交换芯片作为网络核心器件广泛应用于通信领域设计实现了8端口管理型千兆以太网交换芯片。除了实现以太网数据帧交换外,还实现了端口使能、端口保护、链路聚合、端口镜像、速率控制、发送队列调度、缓存访问、软件全局复位等安全和可靠性功能。完成验证和版图设计后在国内65 nm工艺线上完成流片,在国内军封线上完成封装、测试和筛选等制造环节。国产网络设备测试表明:功能满足协议和设计要求,丢包率为0%,吞吐量与理论值一致。该芯片设计、工艺和关键原材料均实现国产化,可应用于船舶、武器装备、航空航天等领域。

一种基于多令牌桶的数据风暴抑制单元

为了避免网络中突发数据导致的交换机拥塞,提出了一种面向交换机数据风暴的预防机制.首先该机制以自适应的速率增加令牌桶内的令牌数,同时根据用户软件配置监控端口数据帧的类型,并根据其类型计算转发该数据帧所需的令牌数,最后对桶内的令牌数和数据帧转发所需的令牌数进行比较.当桶内的令牌数小于转发所需的令牌数时,启动交换机的流量控制;否则实现正常的数据转发.在实际工程应用中,通过多令牌桶的相互协同工作实现对以太网中多种数据类型的流量管理.仿真结果表明,所述机制基于多令牌桶技术可实现单播、组播及广播等多种数据风暴的抑制,满足项目应用要求.

一种基于矩阵的并行CRC校验算法

针对高速网络通信中高位宽并行数据的实时校验需求,提出了一种可单周期实现的、面向128位并行数据的循环冗余校验算法(Cyclic Redundancy Check,CRC)。该算法首先根据CRC串行编码原理得到8位并行数据的CRC校验矩阵,之后对矩阵进行迭代简化,得到32位并行数据的参数矩阵,此参数矩阵作为该CRC算法的核心实现了对数据进行预处理。最后对该算法进行了硬件实现,仿真及综合结果表明,该算法可在单周期内完成对128位并行数据的CRC编码和解码校验,时钟频率提高1.8倍,而硬件开销仅增加5.15%。

以太网MAC控制器GMII和RGMII接口转换IP设计

阐述RGMII接口是简化的GMII接口,解决GMII接口信号线过多造成的布线复杂和功耗大的问题。首先研究IEEE802.3千兆以太网MAC控制器的GMII接口协议和RGMII接口规范,分析在千兆以太网MAC控制器中两种接口转换的实现方案,包括RGMII正常和延迟模式的实现方案。用Verilog HDL完成代码实现,通过NC-SIM仿真和Quartus-II实现后下载到FPGA板验证,表明功能正确。最后将实现的RGMII应用到某以太网交换芯片。在交换芯片的功能板上两PC机通过RGMII接口和Marvell 88E1145等器件实现数据正确传输。通过这些流程,形成标准接口转换IP,可直接应用于其他产品。