【摘要】：近年來,隨著通信系統(tǒng)對更高系統(tǒng)帶寬、總線速度及更小空間等方面越來越高的要求,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間整條鏈路的信號轉(zhuǎn)換與傳輸工作變得越來越有難度。當(dāng)系統(tǒng)的MAC協(xié)議處理速率達(dá)到lGbps以上的情況下,對相關(guān)硬件板卡的設(shè)計能力提出了相當(dāng)高的要求。 本論文從介紹工業(yè)計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展開始,闡述了MicroTCA架構(gòu)、AMC構(gòu)架的高性能以及先進(jìn)性,確立了多核MAC協(xié)議處理子卡研究的背景。明確了多核MAC協(xié)議處理板在基于MicroTCA平臺的通信系統(tǒng)中的作用以及設(shè)計的創(chuàng)新點(diǎn)與難點(diǎn)。 然后,本論文從多核MAC子卡的具體需求分析入手,針對以往MAC協(xié)議處理板設(shè)計方案中存在的問題,提出了改進(jìn)的總體架構(gòu),接著完成對板卡關(guān)鍵芯片的選型以及高速接口協(xié)議的選擇,從而給出了基于MicroTCA平臺的多核MAC協(xié)議處理子卡的總體設(shè)計方案。 接著,根據(jù)總體方案設(shè)計完成了多核MAC協(xié)議處理子卡各功能模塊設(shè)計,包括FPGA設(shè)計,POWERPC設(shè)計,CPLD設(shè)計,萬兆以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計,時鐘分配系統(tǒng)設(shè)計,電源系統(tǒng)以及上電順序系統(tǒng)設(shè)計。 本論文還對多核MAC協(xié)議處理子卡的單線速率達(dá)3.125Gbps的XAUI總線設(shè)計中的關(guān)鍵問題—信號完整性問題做了分析,并給出了設(shè)計解決方案,同時通過實際板卡測試驗證了信號完整性設(shè)計效果。 最后,對多核MAC協(xié)議處理子卡的設(shè)計做出總結(jié)和展望。 本文實現(xiàn)了符合基于MicroTCA平臺的通信系統(tǒng)要求的MAC協(xié)議處理子卡,成功承載1Gbps以上的MAC協(xié)議處理算法,并且通過一塊萬兆以太網(wǎng)擴(kuò)展子板完成對萬兆以太網(wǎng)模塊的支持。其中使用的開放機(jī)箱架構(gòu)MicroTCA、高速率MAC協(xié)議處理、3.125Gbps串行傳輸技術(shù)、萬兆以太網(wǎng)傳輸?shù)榷即砹水?dāng)前或未來先進(jìn)的通信系統(tǒng)硬件設(shè)計的發(fā)展方向。
【圖文】：

1 #2 II #3 #4 II #5 II #6 II #7 II #8 || #9 ||#10[|#1 1 #12圖1-1: MicroTCA系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1-1，MicroTCA系統(tǒng)包括以下幾個部分：12塊AMC模塊、1-2個MCH、提供相互互連的背板以及散熱、電源等模塊。MicroTCA系統(tǒng)對AMC.0的所有4種規(guī)格的板卡都提供支持。2.AMC模塊AMC是MicroTCA的基本功能模塊，AMC在結(jié)構(gòu)、性能、功能、擴(kuò)展能力和互連方式等方面與CPCI系統(tǒng)的PMC模塊(PCI Mezzanine Card)相比都有很大的優(yōu)勢。它與ATCA架構(gòu)中的AMC在機(jī)械結(jié)構(gòu)、接口類型、電氣特性和連接方式等方面都完全兼容，因此ATCA中的AMC可以直接在MicroTCA機(jī)箱中進(jìn)行應(yīng)用，AMC模塊的設(shè)計擴(kuò)展可以對系統(tǒng)的功能進(jìn)行非常方便的擴(kuò)展，例如實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)I/O功能。3. MCH載板MCH載板是MicroTCA的系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)交換和管理模塊，曾被稱為虛擬載卡管理器，包括IPMI、電源輸送以及模塊互連等等。MicroTCA系統(tǒng)的MCH可以實現(xiàn)相當(dāng)于ATCA機(jī)箱中的AMC載卡+交換模塊+機(jī)箱管理模塊的功能。每個MCH可以同時對12個AMC模塊提供數(shù)據(jù)交換以及管理功能

S^nals Signals S^nals圖1-2: MCH結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2所示，在MCH中，采用MCMC載板管理控制器來對各個AMC模塊進(jìn)行監(jiān)控和管理，，同時利用IPMI連接每個AMC模塊，AMC模塊之間通過Switch Fabric進(jìn)行連接，連接的具體數(shù)據(jù)通道是由MCH中心的Switch以及連接到各個AMC模塊的高速串行鏈路組成。4. MicroTCA機(jī)箱類型MicroTCA機(jī)箱類型根據(jù)機(jī)箱的高度和寬度、MCH模塊的容量、AMC模塊的尺寸來定義，在圖1-3中列出了業(yè)界當(dāng)前應(yīng)用較多的機(jī)箱結(jié)構(gòu)。Two Tier Two Tier Fixed,Single Shelf Mixed Width Single Width Shelf Back-to-Back Shelf Cube Shelf Pico Shelffcf?
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.04

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 渠麗芹;蘇宛新;張勇;;四倍速SRAM與Spartan3 FPGA的接口設(shè)計[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2006年11期

本文編號：2682483