万兆以太网MAC的流量控制电路设计与实现

Ｙａｎｇ Ｙｉｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｑｉｎ ，Ｙａｎｇ Ｃａｎｍｅｉ ，Ｌｉｎ Ｆｕｊｉａｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ ２３００２７，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ ２３００２７，Ｃｈｉｎａ）
ห้องสมุดไป่ตู้
引用格 式 ：杨莹 ，张琴 ，杨灿美 ，等．万 兆 以太 网 ＭＡＣ的流量 控制 电路设 计 与实现 ［Ｊ］．微 型机与应 用 ，２０１６，３５（１３）：２５－２７。
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ １０－Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｍｅｄｉａ ａｃｃｅｓｓ ｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
Ｌｏｃａｌ ＸＧＭＡＣ 耀 在 杜 旖
发 送 ＰＡＵＳＥ帧 （参 数 不 为 ｏ）
接收模块ｌ……一 流控制ｌ……～ 发送模块
‘ 缓存快至 ——— 送ＰＡｕｓＥ帧 ：
（参 数 为 ｏ）
恢 复 箨
发 发 送 送
发送ＰＡｕｓＥ帧； 发送ｆ
（参数为ｏ） ！ （参 ：
ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍ ｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍ ｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ＩＳＥ ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｆ ｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ＸＧＭ ＡＣ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：１０ Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ；ｆ ｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ； ＸＧＭ ＡＣ ；ＰＡＵＳＥ ｆｒａｍｅ
摘 要 ：深 入 研 究 以 太 网组 帧 、传 输 的 方 式 以及 流 量 控 制 的 原 理 ，结 合 万 兆 以 太 网 介 质 访 问控 制 （ＸＧＭＡＣ）６４ ｂｉｔ数 据 并 行 处 理
的特 点 ，针 对 ＰＡＵＳＥ帧响应 周期 长、占用硬 件 资源 多的 问题 ，设 计 了一种 精 简的基 于 ＰＡＵＳＥ帧 的流量 控制 电路 ，在 ＩＳＥ 中逻 辑
Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
万兆 以太 网 ＭＡＣ的流量控 制 电路设计 与实现
杨 莹 ，张 琴 ，杨 灿 美 ，林福 江
（１．中 国科 学 技 术 大 学 信 息 科 学 技术 学 院 ，安 徽 合 肥 ２３００２７； ２．中 国科 学 技 术 大 学 先 进 技 术 研 究 院 ，安 徽 合肥 ２３００２７）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｆｒａｍｅ ｐａｃｋｉｎｇ，ｔｒａｎｓｍ ｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｆ ｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ １０ Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎ－
ｔｒｏｌｌｅｒ（ＸＧＭＡＣ）．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐａｒａｌｌｅｌ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ６４ ｂｉｔ ｗｉｄｅ，ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＡＵＳＥ ｆ ｌａｍｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，
０ 引 言 自 ２００２年 万 兆 以太 网标 准 ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ… 提 出 以来 ，
万 兆 以太 网技 术 得 到 迅 速 发 展 与广 泛 应 用 ，近 年 来 逐 步 取 代 千兆 以太 网成 为 新 一 代 的 城 域 骨 干 网 络 。相 对 于 千 兆 以太 网 ＭＡＣ层 的 １２５ ＭＨｚ时 钟 频 率 与 ８ ｂｉｔ数 据 处 理 位 宽 ，万 兆 以 太 网 介 质 访 问 控 制 （１Ｏ Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＸＧＭＡＣ）层 采 用 １５６．２５ ＭＨｚ时 钟 频 率 与 ６４ ｂｉｔ数 据 处 理 位 宽 。 时 钟频 率 的 提 高 、数 据 位 宽 的增 大 给 ＭＡＣ层 流控 制 电路 的设 计 带 来 新 的挑 战 。本 文 针 对 ＸＧＭＡＣ层 的特 点 提 出一 种 高 效 、低 功 耗 的流 控 制 电路 设 计 方 案 ，旨在 减 少 流控 制 机 制 对 系统 造 成 的额 外 延 时 并 以 此 提 高 发送 和 接 收 以 太 网 帧 的效 率 。 １ 基 于 ＰＡＵＳＥ帧流 控制 的原 理
检测ＰＡｕｓＥ帧 ｊ
暂停发送请求
（参数不为０）
为 了提 高传 输 效 率 ，ＸＧＭＡＣ层 采 用 ＰＡＵＳＥ帧 进 行 流 量 控 制 。 ＰＡＵＳＥ 帧 为 符 合 ＩＥＥＥ８０２．３协 议 的 一 种 控 制 帧 ，遵 从 以太 网最 小 帧 长 度 ６４ Ｂ的 限制 。
流量 控制 原 理如 图 １所 示 ，当 ｌｏｃａｌ—ＸＧＭＡＣ接 收模 块 中 接 收缓 存 快满 （快 空 ）时 ，ｌｏｃａｌ发 送 模 块 根 据 流 量 控 制 模 块 指 示 的 信 号 发 送 时 间 参 数 为 ０ｘＦＦＦＦ（０ｘ００００）的
综 合 与 仿 真 。 验 证 结 果 表 明 ，该 电 路 可 满 足 万 兆 以 太 网 流 量 控 制 的 要 求 。
关 键 词 ：万 兆 以 太 网 ；流 量 控 制 ；ＸＧＭＡＣ；ＰＡＵＳＥ 帧
中 图 分 类 号 ：ＴＰ４７
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．１９３５８／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—７７２０．２０１６．１３．００８