基于MPC8560的吉比特以太网接口设计

随着网络技术的发展,网络通信控制器的应用已经越来越广泛。集成PowerPC微处理器的MPC8560PowerQUICCⅢ作为一个多用途、高性能的通信微处理器,具有非常灵活的一体化单元系统和外围通信控制器,能被广泛运用于通信和网络系统,是目前为电信和网络市场而设计的最先进的集成通信微处理器之一。它集成了丰富的网络和通信外围设备,提供了更大的灵活性、扩展能力和更高的集成度。

一、MPC8560简介

MPC8560内部集成了两个处理模块:一个高性能嵌入式PowerPCe500内核和一个通信处理模块(CPM)。此外,该芯片还提供了片内缓存、DDR控制器、可编程中断控制器、通用I/O口、DMA和I2C等多种接口控制器。

与使用较多的MPC8260最大的不同是,MPC8560增加了两个三速以太网控制器(Three-SpeedEthernetController,TSEC),实现了10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s三种不同速度的以太网协议接口控制。 本文将主要讨论如何使用这两个TSEC实现吉比特以太网接口。

二、吉比特以太网物理层协议及接口

参考文献上对于网络协议的介绍往往局限于对协议分层的理论分析,对网络协议尤其是吉比特以太网协议在实际应用中的接口讨论较少,本文将对吉比特以太网协议在应用中的接口作总结性的介绍。

吉比特以太网协议的数据链路层与传统的10/100Mb/s以太网协议相同,但物理层有所不同。三种协议与OSI七层模型的对应关系如图1所示。

图1三种以太网协议与OSI模型的对应关系

从图1可以看出,吉比特以太网协议与10/100Mb/s以太网协议的差别仅仅在于物理层。图中的PHY表示实现物理层协议的芯片；协调子层(Reconciliationsublayer)用于实现指令转换；MII(介质无关接口)／GMII(吉比特介质无关接口)是物理层芯片与实现上层协议的芯片的接口；MDI(介质相关接口)是物理层芯片与物理介质的接口；PCS、PMA和PMD则分别表示实现物理层协议的各子层。在实际应用系统中,这些子层的操作细节将全部由PHY芯片实现,只需对MII和MDI接口进行设计与操作即可。 吉比特以太网的物理层接口标准主要有四种:GMII、RGMII(ReducedGMII)、TBI(Ten-BitInterface)和RTBI(ReducedTBI)。GMII是标准的吉比特以太网接口,它位于MAC层与物理层之间。对于TBI接口,图1中PCS子层的功能将由MAC层芯片实现,在降低PHY芯片复杂度的同时,控制线也比GMII接口少。RGMII和RTBI两种接口使每根数据线上的传输速率加倍,数据线数目减半。