Zynq-7000 千兆以太网控制器简介

1 GEM介绍

千兆以太网控制器 (GEM) 实现了与 IEEE 802.3-2008 标准兼容的 10/100/1000 Mb/s 以太网 MAC,能够在所有三种速度下以半双工或全双工模式运行。

PS 配备两个千兆以太网控制器,每个控制器都可以独立配置,为了通过 MIO 访问引脚,每个控制器使用一个 RGMII 接口(以保存引脚),通过提供 GMII 接口的 EMIO 访问 PL。

可以使用 EMIO 接口上可用的 GMII 在 PL 中创建其他以太网通信接口,例如,PL 可用于实现这些接口:

  • SGMII 和 1000 Base-X,在带有 GTX 的设备中
  • RGMII v2.0 用于具有 HSTL 1 类驱动程序和接收器的 PHY 设备

寄存器用于配置 MAC 的特性,选择不同的操作模式,以及启用和监控网络管理统计信息, DMA 控制器通过 AHB 总线接口连接到存储器,它连接到 MAC 的控制器的 FIFO 接口,为嵌入式处理系统中的数据包数据存储提供分散-聚集类型的功能。

控制器提供用于 PHY 管理的 MDIO 接口。可以从以下位置控制 PHY任一 MDIO 接口。

2 框图

一个以太网控制器的框图如图所示

3 特征

每个千兆以太网 MAC 控制器具有以下特性:

  • 兼容 IEEE 标准 802.3-2008,支持 10/100/1000 Mb/s 传输速率
  • 全双工和半双工操作
  • 使用 MIO 引脚时与外部 PHY 的 RGMII 接口
  • 与 PL 的 GMII/MII 接口允许使用软核连接诸如 TBI、SGMII、1000 Base-X 和 RGMII v2.0 支持等接口(注意:SGMII 和 1000 Base-X 接口需要千兆位收发器,MGT)
  • 用于物理层管理的 MDIO 接口
  • 32 位 AHB DMA 主控器,用于控制寄存器访问的 32 位 APB 总线
  • 分散聚集 DMA 功能
  • 中断生成信号接收和传输完成,或错误和唤醒
  • 在传输的帧上自动生成填充和循环冗余校验 (CRC)
  • 自动丢弃接收到的错误帧
  • 可编程 IPG 拉伸
  • 全双工流控制,可识别传入的暂停帧和硬件生成传输的暂停帧
  • 四个特定 48 位地址的地址检查逻辑、四个类型 ID 值、混杂模式、单播和多播目标地址的哈希匹配以及 LAN 唤醒
  • 802.1Q VLAN 标记,可识别传入 VLAN 和优先级标记帧
  • 支持以太网环回模式
  • IPv4 和 IPv6 传输和接收 IP、TCP 和 UDP 校验和卸载
  • 认可 1588 rev, 2 个 PTP 帧
  • RMON/MIB 的统计计数器寄存器

4 系统试图

下图显示了千兆以太网控制器的 Zynq 系统视图。

5 时钟域

千兆以太网控制器具有以下时钟:

  • AHB 时钟:DMA 模块使用的 AHB 时钟
  • APB 时钟:MAC 寄存器块使用的 APB 时钟
  • TSU 时钟:时间戳单元的备用时钟源
  • TX 时钟:MAC 发送模块在 MII/RGMII/GMII 模式下使用的 MAC 发送时钟
  • Rx 时钟:MII/RGMII/GMII 模式下使用的 MAC 接收时钟 MAC 接收同步
  • 反转 TX 时钟:用于环回模式的反转 Tx 时钟
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