[发明专利]一种片上网络千兆以太网资源节点及其工作方法

说明书

本发明公开一种片上网络千兆以太网资源节点及其工作方法，该千兆以太网资源节点由以太网模块和以太网资源网络接口组成。上述以太网模块包括UDP解包与组包模块、三速以太网IP核和三速以太网IP核控制器。UDP解包与组包模块，用于对所传数据进行UDP组包和解包处理。三速以太网IP核，用于千兆以太网MAC层数据的传输。三速以太网IP核控制器，用于设置三速以太网IP核的工作模式。上述以太网资源网络接口包括FIFO模块和RNI控制器。FIFO模块，用于对接收和发送数据的存储。RNI控制器，用于片上网络和千兆以太网之间不同协议数据的转换和转发。本发明耗费较少的FPGA资源，硬件电路简单，数据传输速率高，有效的提高了NoC和PC机间数据的通信效率。

技术领域

本发明涉及片上网络技术领域，具体涉及一种片上网络千兆以太网资源节点及其工作方法。

背景技术

借鉴计算机网络技术发展而来的片上网络(Network on chip,NoC)，由路由节点组成的通讯架构实现数据的路由和分组交换，资源节点通过与路由节点的一对一通信实现各种不同功能的资源节点在通讯构架中的交互通信。目前，片上网络与PC机间的数据通信方式较为简单，研究较少，提高二者之间的通信速率是NoC面向更广泛应用而亟须解决的问题。

片上网络要实现以太网的功能，首先需要将NoC系统与TCP/IP协议融合到一起。目前常见的实现方法，一种是基于软件的方法，将嵌入式系统作为NoC系统的一个资源节点。另一种是基于硬件的方法，把已有的TCP/IP芯片直接作为NoC系统的一个资源节点，进而实现以太网通信。基于软件方法实现的以太网通信需要额外的嵌入式系统，另外TCP/IP协议栈都比较庞大。而基于硬件方法实现的以太网通信虽使用现有的TCP/IP芯片可以使其可靠性大幅度提高，但是硬件电路复杂，价格较为昂贵，硬件成本高，数据传输速率也比较低。

发明内容

针对现有的NoC和PC机之间通信速率低的问题，本发明提供一种片上网络千兆以太网资源节点及其工作方法，其能够简化硬件设计同时加快软件设计过程。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种片上网络千兆以太网资源节点，包括连接在片上网络和PC机之间的千兆以太网资源节点，该千兆以太网资源节点由以太网模块和以太网资源网络接口组成；上述以太网模块包括UDP解包与组包模块、三速以太网IP核和三速以太网IP核控制器；UDP解包与组包模块，用于对所传数据进行UDP组包和解包处理；三速以太网IP核，用于千兆以太网MAC层数据的传输；三速以太网IP核控制器，用于设置三速以太网IP核的工作模式；上述以太网资源网络接口包括FIFO模块和RNI控制器；FIFO模块，用于对接收和发送数据的存储；RNI控制器，用于片上网络和千兆以太网之间不同协议数据的转换和转发。

上述方案中，千兆以太网资源节点所传数据的数据帧由两部分构成，前一部分是在片上网络中传输的数据包，后一部分是千兆以太网中传输的数据帧；前一部分作为独立的数据包在片上网络中传输，并作为后一部分的UDP净荷在以太网中传输。

一种片上网络千兆以太网资源节点的工作方法，包括以太网模块的工作过程和以太网资源网络接口的工作过程；

上述以太网模块的工作过程如下：

当启动信号有效，数据包传输进入传输空闲状态S0；若以太网资源网络接口请求写数据有效，且以太网资源网络接口传送帧头标示有效，则数据包传输进入传输起始状态S1，此状态主要完成MAC首部、IP首部及UDP首部的数据传输任务；若以太网资源网络接口请求写数据有效，且以太网资源网络接口传送帧头标示无效，则数据传输进入传输错误状态S3，此时只有硬件复位才能跳转到传输空闲状态S0，否则将一直停留在传输错误状态S3；传输起始状态S1结束后，数据传输进入数据转发状态S2，此状态主要完成将从以太网资源网络接口接收到的数据进行转发，当收到尾微片时，完成整帧数据的传输，数据传输进入传输空闲状态S0，等待下一帧数据的传输；