基于ZYNQ的以太网接口扩展电路设计

1、    基于zynq的以太网接口扩展电路设计    孙静+赵兴亮摘 要：介绍了一种基于zynq的以太网接口扩展电路的设计方法。以zynq-7030和以太网交换芯片bcm53284m为核心，分析了zynq的功能和特点以及bcm53284m主要性能，并给出了接口的硬件设计电路。關键词：zynq；以太网；交换：tp368 ：a ：1671-2064（2017）14-0023-021 概要zynq系列是xilinx公司推出的行业第一款可扩展处理平台，它将高性能的arm cortex-a9 mpcore处理器片上系统（soc）和fpga相结合，为高清视频监控及工业

2、自动化等高端嵌入式应用提供所需的处理与计算性能1。随着互联网技术的快速发展，以太网交换技术日趋成熟，更多的设备选择利用太网交换技术完成大量数据的快速传输2。zynq和以太网技术的结合满足了技术发展的需求。zynq的ps端仅提供了2个以太网控制器，或者可以通过pl端扩展以太网接口，但程序设计复杂，难度大。本文提出了一种基于zynq的以太网接口扩展电路设计方法，以解决系统网络交换的要求。2 设计内容2.1 zynq在zynq的ps中有2个千兆以太网控制器。每个控制器都是可配置的，并可以单独控制，并集成了介质访问控制层（mac），便于使用。zynq提供两种方法与物理层设备连接，第一种是通过rgmii

3、接口将物理层设备连接到zynq的mio上。第二种方法是通过gmii/mii接口通过emio将zynq连接到物理层设备上去。另外，也可以通过zynq的pl接口扩展以太网接口，则需要程序设计mac，较为复杂。gmii（gigabit medium independent interface）即千兆媒体独立接口。它是ieee-802.3定义的以太网行业标准。gmii接口提供了8位数据通道，125mhz的时钟速率，从而1000mbps的数据传输速率。gmii接口主要包括四个部分。一是从mac层到物理层的发送数据接口，二是从物理层到mac层的接收数据接口，三是从物理层到mac层的状态指示信号，四是mac

4、层和物理层之间传送控制和状态信息的mdio接口。本文选用的接口方式为通过rgmii接口将物理层设备连接到zynq上。2.2 以太网交换芯片目前，以太网交换芯片集成度越来越高，功能也越来越强大。本文选用broadcom公司推出的一款高性能的交换芯片bcm53284m。它包括24个集成了phy的10/100base-tx/efx接口，2个10/100/1000 gmii/rgmii接口，为以太网数据交换提供了足够多的通道。bcm53284m内部集成mac，并符合ieee 802.3 and ieee 802.3x标准协议。2.3 硬件设计本文电路设计主要由zynq-7030芯片、以太网交换芯片bc

5、m53284m、phy接口电路88e1518和bcm5482s、网络变压器hs9016、时钟电路和电源模块组成，硬件电路框图如图1所示。zynq-7030 与phy的接口电路如图2所示 。zynq-7030与phy之间采用rgmi接口，发送的数据线eth_txd<3.0>，时钟信号eth_txck，发送控制eth_txctl； 接收的数据线eth_rxd<3.0>，发送控制eth_rxctl； 管理配置接口eth_mdio、eth_mdc。zynq-7030引脚软件配置如图3所示。bcm53284m与phy接口电路bcm5482s的接口电路如图 4所示。bcm53284m与phy接口电路bcm5482s之间同样采用rgmii接口方式。bcm53284m最终输出1个千兆以太网接口，24个百兆以太网接口。将zynq-7030和bcm53284m通过phy对接后，即完成了以太网接口电路的扩展。3 结语本文提出的基于zynq的以太网接口扩展电路设计方法极大地提高了数据交换能力，解决以太网数据通道的限制，为高速数据的网络交互提供了可能，目前设计已经在多个项目中应用，性能稳定。参考文献1刘宏，符意德.基于zynq芯片的图像处理系统平台设计j.计