基于SoPC的千兆以太网适配器软件设计与实现

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千兆以太网协议具有高速、传输距离远、可扩展等优点,在存储领域占有重要地位。用SoPC(System on Programmable Chip)的方法实现千兆以太网适配器能有效发挥SoPC在软硬件定制及系统扩展方面的优势。结合实际情况,系统开发采用软硬件协同设计开发模型,在软硬件功能划分的基础上软硬件并行设计,硬件实现千兆以太网协议MAC(Media Access Control)层功能,软件包括MAC层驱动的实现, LwIP(Light Weight IP)的移植以及bootloader和uClinux的移植。  以太网芯片控制器的功能主要通过读写相应的寄存器组实现,MAC层驱动主要完成对以太网芯片控制器的复位、初始化以及发送/接收等功能。此外,MAC层驱动还要完成与硬件的接口,由于SG-DMA(Scatter Gather Direct Memory Access)相比传统DMA在描述符结构、中断产生机制方面有所改进,提高了传输效率,所以采用SG-DMA代替传统DMA在硬件和软件之间进行以太网帧的传输,软件根据SG-DMA的状态寄存器的内容来处理SG-DMA所产生的中断。在基于SoPC的嵌入式系统平台之上,提供了uC/OS-II和uClinux两种嵌入式操作系统的解决方案,并且在uC/OS-II中进行了LwIP的移植,为上层应用提供了接口;bootloader是在芯片复位以后进入操作系统之前运行的一段引导程序,通过这一段引导程序,可以初始化必要的硬件设备,创建内核启动所需要的一些参数,将bootloader移植到此嵌入式平台之中,可以为用户的维护、应用与开发提供良好的环境。  测试表明,整个基于SoPC的嵌入式系统能够良好的运行。此外,系统还可通过构建多处理器系统和实现环形缓冲SG-DMA技术来提高性能。
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