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&img src=&/14c0b26b488c085f09df658c78a77bd9_b.jpg& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&800& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/14c0b26b488c085f09df658c78a77bd9_r.jpg&&&br&推荐使用绿联 USB千兆网卡+HUB，多功能的USB外设。&br&这种设备针对surface等超极本系列产品的网络接口缺失、USB3.0接口也较少的情况，做到了很好的补充。&br&&img src=&/0c4f7bafa7_b.jpg& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&800& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/0c4f7bafa7_r.jpg&&如果您有跟多的需求，比如还想扩展一台外接的显示器，那么还可选择这种绿联 USB3.0外置网卡+USB3.0外置显卡+USB3.0HUB的超级USB外设，就看您的实际需求了，如上。
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社交帐号登录据链路层和物理层；；[0016]数据链路层用HardEthernet；[0017]物理层用以太网PHY芯片三重模式来实；[0018]物理层和数据链路层之间的接口为介质无；[0019]应用程序调用Treck协议栈的Ber；[0020]基于XilinxFPGA和Treck；[0021]所述FPGA包括PPC440处理器、；[0022]HardEthernetMA
据链路层和物理层；
[0016] 数据链路层用Hard Ethernet MAC来实现，
[0017] 物理层用以太网PHY芯片三重模式来实现，
[0018] 物理层和数据链路层之间的接口为介质无关接口MII，
[0019] 应用程序调用Treck协议栈的Berkeley Sockets API函数实现TCP/IP协议网络层、传输层和应用层。
[0020] 基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统，
[0021] 所述FPGA包括PPC440处理器、中断控制器、时钟控制器、串口控制器、Hard Ethernet MAC和多端口存储器控制器MPMC；
[0022] Hard Ethernet MAC通过Local Link总线与多端口存储器控制器MPMC的SDMA端口连接，
[0023] 多端口存储器控制器MPMC的PLB端口与PPC440处理器连接，
[0024] PPC440处理器通过PLB总线与多端口存储器控制器MPMC的SDMA端口、HardEthernet MAC、中断控制器、时钟控制器和串口控制器相互通讯。
[0025] 基于上述系统的通信方法，
[0026] Berkeley Sockets API函数以服务器-客户端模式建立FPGA和计算机的TCP连接：
[0027] 当FPGA作为客户端，计算机作为服务器时，基于所述以太通信系统的通信方法为：
[0028] 步骤一：FPGA设置目标主机IP地址、端口地址和传输协议TCP；
[0029] 步骤二：FPGA建立Socket；
[0030] 步骤三：Socket绑定到随机端口；
[0031] 步骤四：FPGA发出建立连接的请求；
[0032] 步骤五：连接成功后，FPGA开始发送数据；
[0033] 步骤六：FPGA关闭Socket并断开连接。
[0034] 基于上述系统的通信方法，
[0035] Berkeley Sockets API函数以服务器-客户端模式建立FPGA和计算机的TCP连接：
[0036] 当FPGA作为服务器，计算机作为客户端时，基于所述以太通信系统的通信方法为：
[0037] 步骤一：FPGA设置本地IP地址、端口地址和传输协议TCP；
[0038] 步骤二：FPGA建立Socket；
[0039] 步骤三：Socket绑定到随机端口；
[0040] 步骤四：FPGA收听建立连接的请求；
[0041] 步骤五：FPGA接受建立连接的请求；
[0042] 步骤六：连接成功后FPGA开始接受数据；
[0043] 步骤七：FPGA关闭Socket且断开连接。
[0044] 本发明的优点在于：采用Xilinx开发套件ISE重构FPGA和配置Treck协议栈后的本发明，在以太通信系统中的传输速率可以达到600Mbps-1000Mbps的高速，且传输更加
[0046] 图1是具体实施方式一所述的基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统的结构示意图。 图2是具体实施方式二所述的FPGA的结构示意图。
具体实施方式
[0047] 具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统，它包括DDR2 SDRAM、FPGA、三重模式以太网PHY芯片和计算机；
[0048] FPGA的多端口存储器控制器MPMC通过高速接口与DDR2 SDRAM连接，
[0049] FPGA的Hard Ethernet MAC通过介质无关接口MII与三重模式以太网PHY芯片相互通信，
[0050] 三重模式以太网PHY芯片通过RJ45端口与计算机连接，
[0051] FPGA通过RS232通用异步串行口与计算机连接；
[0052] 应用程序嵌入在FPGA的处理器中；
[0053] 所述FPGA的型号为Xilinx公司的XC5VFX130T；
[0054] 所述系统还包括Treck协议栈；
[0055] 所述系统实现了TCP/IP五层模型，
[0056] 所述TCP/IP五层模型包括应用层、传输层、网络层和网络接口，网络接口包括数据链路层和物理层；
[0057] 数据链路层用Hard Ethernet MAC来实现，
[0058] 物理层用以太网PHY芯片三重模式来实现，
[0059] 物理层和数据链路层之间的接口为介质无关接口MII，
[0060] 应用程序调用Treck协议栈的Berkeley Sockets API函数实现TCP/IP协议网络层、传输层和应用层。
[0061] Hard Ethernet MAC为以太网硬IP核。API（Application Programming Interface）为应用程序编程接口；
[0062] 以太网PHY芯片为以太网物理层芯片；
MAC(Media Access Controller)为以太网介质访问控制器；
[0064] SDMA（Soft Direct Memory Access）为软核直接内存存取；
[0065] DDR2 SDRAM（Double Data Rate2 Synchronous Dynamic Random Access Memory）为外部存储器。
[0066] 具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统的进一步说明，
[0067] 所述FPGA包括PPC440处理器、中断控制器、时钟控制器、串口控制器、Hard Ethernet MAC和多端口存储器控制器MPMC；
[0068] Hard Ethernet MAC通过Local Link总线与多端口存储器控制器MPMC的SDMA端口连 接， [0063]
[页多端口存储器控制器MPMC的PLB端口与PPC440处理器连接，
[0070] PPC440处理器通过PLB总线与多端口存储器控制器MPMC的SDMA端口、Hard Ethernet MAC、中断控制器、时钟控制器和串口控制器相互通讯。
[0071] 本实施方式采用Xilinx开发套件ISE重构XC5VFX130T型号FPGA配置。
[0072] 以PPC440处理器为核心，实现系统整体的控制和协调。中断控制器（XPS_INTC），时钟控制器（XPS_Timer），串口控制器（XPS_Uart），Hard_Ethernet_MAC，多端口存储器控制器MPMC等通过PLB总线连接到PPC440处理器。Hard Ethernet MAC通过Local Link总线连接到多端口存储器控制器MPMC的SDMA端口，实现收发数据的存取、缓冲等作用，通过吉比特介质独立接口（RGMII）与外部PHY芯片相连。MPMC通过专用高速接口与外部的DDR2 SDRAM相连。
[0073] 具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统的进一步限定，所述DDR2 SDRAM的型号为WD2RE01GX809-667G-PE，所述外围三重模式以太网PHY芯片型号是88E1111-RCJ1G2M5321，PPC440处理器最高工作时钟400MHz，PLB总线时钟100MHz。
[0074] 现利用SOPC技术搭建基于Xilinx公司XC5VFX130T型号FPGA的以太通信系统：外部存储器是WINTEC公司的DDR2 SDRAM芯片WD2RE01GX809-667G-PE，外围三重模式以太网PHY芯片（Tri-mode Ethernet）型号是88E1111-RCJ1G2M5321。该系统采用Xilinx FPGA内提供的硬IP核Hard Ethernet MAC与外界的Tri-mode Ethernet PHY芯片通信，PHY芯片再通过RJ45接口和超六类双绞线与计算机以太通信，构成了FPGA和计算机的以太通信系统。下图为所建立的以太通信系统的整体架构。
[0075] PPC440微处理器工作在最高工作时钟400MHz，此时PLB总线时钟为100Hz，每周期可执行多条指令，选取32KB64路组关联一级指令缓存和数据缓存。该配置相对于最高工作时钟125MHz的软核的Microblaze处理器和硬核的PPC405处理器在工作效率上有了很大的提高。Hard Ethernet MAC通过Local Link总线连接到多端口存储器控制器MPMC的SDMA端口进行控制与TCP/IP模型的上层的通信，也可以通过多种介质无关接口MII与外围的Tri-mode Ethernet PHY芯片相连进行与下层（物理层）的通信。
[0076] 所述以太通信系统通过链路结构实现了TCP/IP五层模型中不同抽象的分层。表1为TCP/IP协议模型对应以太通信系统：
[0077] 表1
[0079] 物理层：Tri-mode Ethernet PHY芯片88E1111-RCJ1G2M5321
[页物理层和数据链路层之间接口：RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface缩减的千兆介质无关接口）
[0081] 数据链路层：IP核Hard Ethernet MAC
[0082] 网络层和传输层：Treck协议栈
[0083] 应用层：应用程序
[0084] 物理层是指在物理媒体之上为上一层，也就是数据链路层，提供一个传输原始比特流的物理连接。该层基于88E1111系列芯片实现，在该层定义了数据传送与接收所需要的电信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。88E1111-RCJ1G2M5321芯片支持三重模式的以太网传输速度。
[0085] 物理层和数据链路层之间接口MII（Media Independant Interface即媒体独立接口），也叫介质无关接口，是物理层和数据链路层间最基本的接口方式。它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。MII数据接口总共需要16个信号线，包括数据接口（4位）和管理接口。通过管理接口，数据链路层能监视和控制物理层。MII标准接口用于连接百兆以太网和十兆以太网的数据链路层与物理层。
[0086] 数据链路层在FPGA内部实现，XC5VFX130T配置该层方式有两种。
[0087] 软IP核方式：Ethernet MAC（又名xps_ethernetlite），该IP核为软IP，每次重构FPGA都要重新配置，适用于十兆以太网和百兆以太网，不支持千兆以太网。
[0088] 硬IP核方式：Hard Ethernet MAC（又名xps_ll_temac，XPS Local Link Tri-Mode Ethernet Media Access Controller），该IP核为硬IP，支持10/100/1000Mb/s的三种传输速度，适用于千兆以太网。
[0089] 硬IP核主要特性如下：
[0090] 支持多种物理层接口：MII，GMII，RGMII，SGMII；
[0091] 支持9000字节的巨帧（jumbo frames）；
[0092] 提供了TCP/UDP校验和卸载（offload）手段；
[0093] 提供了2K到32K字节的接受和发送数据FIFO，提供高速数据一个缓冲队列；
[0094] TCP校验和卸载（offload）手段，由硬件实现了校验和计算，提高了协议解码速度。选用了32K字节的接受和发送数据FIFO，给高速数据提供了一个缓冲队列。选用方式2，Hard Ethernet MAC来实现TCP/IP模型的数据链路层。
[0095] 数据链路层和数据链路层与物理层的接口方式用Xilinx开发套件ISE来设计，采用Verilog硬件描述语言。
[0096] 网络层的核心是IP（Iternet Protocol网络之间互连的协议）协议，它是TCP/IP协议族中最主要的协议之一。IP协议提供不可靠、无连接的传送服务。在以太网通信系统中，IP协议基于IP地址将数据从服务器端传送到客户端。
[0097] 传输层既是TCP/IP模型中负责数据通信的最高层，又是面向网络通信的低层和面向信息处理的高层之间的中间层。典型的传输层协议有TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）协议和UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）协议。表2为TCP协议和UDP协议主要特性作比较：
[0098] 表2 [0099]
传输可靠性
面向非连接
快6/11页经比较，选用TCP协议作为计算机和FPGA间以太通信的传输协议。
[0102] Treck协议栈提供了大量的API函数，在应用程序中调用来建立连接，实现网络层和传输层。Treck协议栈还负责驱动和控制底层物理网络，实现底层物理网络与网络层的连接。
[0103] 应用层为针对不同应用建立的数据终端。应用层通过应用程序来实现，Treck协议栈也提供了丰富的应用层包。应用层需要实现接受和发送连续、准确的数据任务。应用程序的设计与传输速率切切相关。
[0104] 应用程序用Xilinx开发套件ISE来编写，采用的编程语言为标准C。
[0105] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二所述的基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统不同的是，所述FPGA的Hard Ethernet MAC通过RGMII2.0接口与三重模式以太网PHY芯片相互通信，所述物理层和数据链路层之间的接口为RGMII2.0接口。
[0106] 对于千兆以太网则采用升级接口模式GMII（Gigabit Media Independant Interface，千兆介质无关接口）。GMII采用8位数据接口，传输速率可达1000Mbps。其缺点是信号线太多，一个接口需要26根信号线。则RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface，吉比特介质独立接口）接口相对于GMII接口，在发送和接受数据接口上减为一半（4位），总共减少了8根数据线。SGMII（Serial Gigabit Media Independent Interface，串行千兆介质无关接口则需要比RGMII更少的数据接口，为串行数据接口，使用差分结构，其数据接口所需信号线又变为RGMII的一半。SGMII需要提高其工作时钟来实现。
[0107] XC5VFX130T型号FPGA内数据链路层IP核支持的标准接口方式有MII、RGMII1.0、RGMII2.0和SGMII。综合考虑信号线数量、传输速度和实验结果等因素，在该系统中选用RGMII2.0接口方式,。该接口方式在FPGA重构阶段以软IP方式配置FPGA实现，并且该方式兼容MII的接口标准，即支持百兆以太网和十兆以太网。
[0108] 具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式二所述的基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统的进一步说明，
[0109] 所述利用DMA方式实现数据的收发，所述DMA方式包括一个时钟中断、一个TEMAC中断、SDMA接受中断和SDMA发送中断，时钟中断、TEMAC中断、SDMA接受中断和SDMA发送中断分别与中断控制器连接，并按中断优先级向处理器发送中断请求。
[0110] 具体实施方式六：基于具体实施方式一所述的基于Xilinx FPGA和Treck协议栈的以太通信系统的通信方法，
[0111] Berkeley Sockets API函数以服务器-客户端模式建立FPGA和计算机的TCP连接：
[0112] 当FPGA作为客户端，计算机作为服务器时，基于所述以太通信系统的通信方法为：
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Tri-Mode Ethernet MAC v9.0 LogiCORE IP Product Guide - Xilinx
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