ZYNQ使用10G Ethernet Subsystem万兆网光通信

一，10G Ethernet Subsystem IP原理和硬件定义

uiudp_stack是一个“黑盒子”负责处理 ARP 以及 UDP IP 通信协议，上层协议是用户实际收发的有效数据部分，“10G Ethernet Subsystem IP"核负责处理以太网数据通过GTX高速串行接口传输。

SFP 屏蔽笼插入千兆 SFP 转 RJ45 电口或者光模块，SFP 信号定义如下图：

二，10G Ethernet Subsystem IP 配置

1，Ethernet Standard

2，MAC Options：将 AXI-Lite 配置接口时钟频率设置为 100MHz，当然用户也可以自由选择其他的频率。不使用参数统计和优先级流量控制功能。

3，PCS/[MA Options：将GTX动态重配置端口DRP的时钟设为 100MHz，Debug功能不作使用。

时钟频率设置也仅对单独综合有效，详见下面英文说明

4，IEEE1588 Options：1588 同步功能一般针对某些需要进行网络时间同步的场合，如音视频传输。仅用作数据传输时无需使用，因此这里不启用 1588 功能。

5，Shared Logic：

（1）当设计中只包含 1 个此 IP 核时，应当将可共享的逻辑资源和硬件模块包含在 IP 核内部。

（2）当设计中需要同时使用若干个此 IP 核，且所使用的 GTX 均位于同一个 GTX BANK 中。其中 1 个 IP 核内部的共享资源（MMCM、QUADPLL、GTX 参考时钟等）便可以满足所有 IP 核的需求，即选择将共享资源包含在 IP核内部。其余 IP 核将这些共享资源从其内部剔除，即选择将共享资源包含在 example 中。

6，多IP资源共享：在设计中同时使用 3 个 IP 核时，3 个 IP 核之间的共享资源信号连接

三，用户接口：

1，AXI-Stream 发送接口

用户通过AXI-Stream 接口，向 IP 核传输所需要发送的以太网数据包。其中，tx_ifg_delay 用于设置发送间隔，一般都默认采用最小间隔，将 tx_ifg_delay 置为 0 即可。

2，AXI-Stream 接收接口
用户通过AXI-Stream接口接收从IP核输出的以太网数据包。需要注意的是，接收接口没有使用 AXI-Stream 标准中的 tready 信号。这代表接收端需要具备持续接收数据的能力，防止出现数据来不及接收产生溢出。

3，IP 与光模块之间的连接信号及接法

4，接收发送数据统计信号

5， AXI-Lite接口：用于配置和读取 IP 核内部的寄存器。AXI-Lite 接口不仅可以配置 IP 核 MAC 部分的寄存器，还可以直接通过 MAC 部分的 MDIO 接口配置 PCS/PMA 部分的寄存器。

6，使用 AXI-Stream DATA FIFO 与 IP 核的 AXI-Stream 接口，作为数据的缓冲。

四，使用流程：

Packet mode 是指 FIFO 持续缓存 AXI-Stream 接口输入的数据直至输入端 tlast 信号拉高，即存满一个完整的数据包时，才开始在 AXI-Stream 输出端口向外输出数据。需要注意的是，启用 Packet mode 时，FIFO 必须工作于同步模式。对于发送路径，这样做是为了防止 FIFO 被 IP 核读空。对于接收路径，是由于米联的 UDP IP 协议栈要求 1 个数据包的 tvalid 信号在数据包持续期间必须恒为 1。

1，GTX 的输入时钟为核心板的 125M(udp 1Gbps 通信使用)和底板的可编程时钟(默认 156.25M udp 10Gbps 通信)。其余开发板都需要通过设置模式开关输出 125M 或者156.25M。

DMA中Enable Packet Mode选yes

2，例化

input               clk,
       input               gtrefclk0_p,
       input               gtrefclk0_n,

       input               sfp_rx_p,
       input                 sfp_rx_n,
       output wire           sfp_tx_p,
       output wire         sfp_tx_n,
       output wire         sfp_tx_disable,

wire          app_rx_data_valid;
wire [63:0]   app_rx_data;
wire [7:0]   app_rx_data_keep;
wire        app_rx_data_last;
wire [15:0] app_rx_data_length;
wire [15:0] app_rx_port_num;

wire udp_tx_ready;
wire app_tx_ack;

reg         app_tx_data_request;
reg         app_tx_data_valid;
wire [63:0] app_tx_data;
reg [7:0] app_tx_data_keep;
reg         app_tx_data_last;

reg app_tx_data_read;

reg [11:0] fifo_read_data_cnt;
reg [1:0] STATE;

wire           mmcm_locked;
reg [31:0]     delay_cnt;
wire           ip_rx_error;
wire           dst_ip_unreachable;

wire           mac_tx_valid;
wire [63:0]     mac_tx_data;
wire [7:0]     mac_tx_keep;
wire            mac_tx_ready;
wire            mac_tx_last;
wire           mac_tx_user;

wire            mac_rx_valid;
wire [63:0]       mac_rx_data;
wire [7:0]     mac_rx_keep;
wire             mac_rx_last;
wire             mac_rx_user;

// AXI Lite config I/F
wire                 s_axi_aclk;
wire                 s_axi_aresetn;
wire       [10:0]    s_axi_awaddr;
wire                 s_axi_awvalid;
wire                 s_axi_awready;
wire       [31:0]    s_axi_wdata;
wire                 s_axi_wvalid;
wire                 s_axi_wready;
wire      [1:0]      s_axi_bresp;
wire                 s_axi_bvalid;
wire                 s_axi_bready;
wire       [10:0]    s_axi_araddr;
wire                 s_axi_arvalid;
wire                 s_axi_arready;

wire      [31:0]     s_axi_rdata;
wire      [1:0]      s_axi_rresp;
wire                 s_axi_rvalid;
wire                 s_axi_rready;

udp_ip_protocol_stack udp_ip_protocol_stack
(.LOCAL_PORT_NUM     (16'hf00e),.LOCAL_IP_ADDRESS   (32'hc0a80f01),.LOCAL_MAC_ADDRESS  (48'h000a3500010f),.ICMP_EN            (1'b1),.ARP_REPLY_EN       (1'b1),.ARP_REQUEST_EN     (1'b1),.ARP_TIMEOUT_VALUE  (30'd20_000_000),.ARP_RETRY_NUM        (4'd2),.core_clk              (coreclk),  .reset                  (core_reset), .udp_tx_ready         (udp_tx_ready), .app_tx_ack         (app_tx_ack), .app_tx_request       (app_tx_data_request), //app_tx_data_request.app_tx_data_valid  (app_tx_data_valid),    .app_tx_data        (app_tx_data),.app_tx_data_keep   (app_tx_data_keep),.app_tx_data_last   (app_tx_data_last),    .app_tx_data_length (udp_rx_data_length), .app_tx_dst_port      (16'hf00f), .ip_tx_dst_address (32'hc0a80f02), .app_rx_data_valid (app_rx_data_valid), .app_rx_data           (app_rx_data),.app_rx_data_keep     (app_rx_data_keep),.app_rx_data_last        (app_rx_data_last),.app_rx_data_length      (app_rx_data_length), .app_rx_port_num      (app_rx_port_num),.udp_rx_error           (udp_rx_error),   .mac_tx_data_valid      (mac_tx_valid),.mac_tx_data         (mac_tx_data),.mac_tx_keep          (mac_tx_keep),.mac_tx_ready         (mac_tx_ready),.mac_tx_last         (mac_tx_last),.mac_tx_user          (mac_tx_user),      .mac_rx_data_valid      (mac_rx_valid),.mac_rx_data         (mac_rx_data),.mac_rx_keep          (mac_rx_keep),.mac_rx_last          (mac_rx_last),.mac_rx_user          (1'b0),.ip_rx_error            (ip_rx_error),  .dst_ip_unreachable     (dst_ip_unreachable));

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