用于FCoE传输接口的DMA控制器设计及其FPGA仿真

摘要

在当今的大数据时代，以10Gbps光纤以太网（Fibre Channel over Ethernet，FCoE）为代表的网络融合技术，通过FCoE传输接口适配器对存储区域网络和以太网进行融合，是解决当前数据中心布线复杂、接口种类繁多、能源消耗大、管理成本高的重要部署方案之一。
　　本研究以FCoE传输接口适配器SoPC系统为应用目标，针对其高速数据传输和SR-IOV虚拟化时多通道传输的需求，基于FPGA设计了一款支持多通道选择机制、S/G（Scatter/Gather）模式、链表描述符的存储与解析以及AXI4（Advanced eXtensible Interface）总线协议的DMA控制器。该控制器通过链表描述符配置DMA控制器的方式实现数据在S/G模式下的DMA传输，以提高离散数据的传输速率；将原本由MPU完成的描述符存储与解析交由控制器完成，以提高MPU的工作效率；以异步FIFO（First In First Out）实现跨时钟域处理；采用时间片轮询法作为优先级仲裁策略实现多通道选择机制，最大可支持32个通道，8级优先级。采用Verilog-HDL语言设计上述控制器，主要模块包括异步FIFO模块、通道选择模块、S/G引擎模块、描述符和寄存器管理模块；利用ISE开发套件中的ISim和 XST工具对子模块和控制器整体进行了功能仿真和综合，并在 Xilinx Virtex-6 ML605 FPGA开发板上进行了板级测试；最后将DMA控制器与DDR3 SDRAM控制器和DDR3 SDRAM仿真模型组成读写回环通道并进行了功能验证。该DMA控制器可望应用于FCoE传输接口适配器的SoPC系统中。

目录

声明

1 绪 论

1.1 光纤以太网的发展现状

1.2 片上系统的数据传输技术

1.3 DMA控制器工作原理

1.4 DMA控制器研究现状

1.5 本文的研究内容

2 DMA控制器的功能需求分析

2.1 FCoE网络融合原理

2.2 FCoE传输接口适配器的SoPC架构

2.3 DMA控制器的功能需求分析

2.4 本章小结

3 DMA控制器的架构和模块设计

3.1 架构设计

3.2 模块设计

3.3 本章小结

4 DMA控制器的功能仿真和测试

4.1 DMA控制器子模块仿真

4.2 DMA控制器的整体仿真与板级测试

4.3 DDR3 SDRAM的DMA读写回环测试

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献