[发明专利]一种基于国产MCU芯片的GMAC通道复用系统

说明书

本发明涉及通讯技术领域，公开了一种基于国产MCU芯片的GMAC通道复用系统，包括MCU芯片，所述MCU芯片通过SPI接口、GMAC接口与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片通过多个扩展接口与扩展设备相连，通过SPI接口配置多个扩展接口，由FPGA芯片控制通讯中断管理，采用特定总线规约，通过所述GMAC接口进行FPGA芯片中的多个扩展接口和MCU芯片之间的数据传送，在所述MCU芯片内部设置有特定数据缓存区，所述特定数据缓存区用于存储通过GMAC接口传送的数据，实现GMAC通道复用，所述特定总线规约包含GMAC固定字节的传输报文识别码、报文类型标识、报文序号标识、报文字节长度以及实际需要收发的数据。

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于国产MCU芯片的GMAC通道复用系统。

背景技术

国产MCU芯片应用选型过程中，发现相对于进口SOC芯片(片内集成FPGA)，应用较成熟的国产芯片片内无FPGA，片外无并行总线，且外部接口有限，限制了应用场景，需要通过片外的FPGA芯片扩展外部接口(比如：扩展IO口，扩展以太网口，扩展CAN通信口，扩展芯片间高速同步通信口)。

GMAC硬件结构主要分为三层：核心层、MTL层、DMA层：核心层即IP核是GMAC-CORE，提供了硬件的接口以及网卡内部的一些基本功能；MTL层或者说GMAC-MTL层主要负责数据与DMA以及FIFO缓存之间的交互；GMAC-DMA层主要是DMA的控制及其与系统内存的交互，与CPU的交互等等。GMAC与CPU核心集成在同一芯片内部，采用内部总线互连，同时TCP/IP校验等都是由硬件完成，降低了软件的复杂度和开销，提高了数据包的吞吐率。由于使用的信号线较少，因此电路设计简单，同时却十分高效。

选定国产化芯片对GMAC通道支持较好，可实现1000Mbps的通信速率。按照Linux驱动架构，GMAC只能支持一个通道网口，限定了扩展接口设备的数量，需要对驱动层进行改造实现GMAC通道复用。

发明内容

本发明提供了一种基于国产MCU芯片的GMAC通道复用系统，解决了现有的国产MCU芯片仅能支持一个GMAC通道网口，限定了扩展接口设备的数量等问题。

本发明可以通过以下技术方案实现：

一种基于国产MCU芯片的GMAC通道复用系统，包括MCU芯片，所述MCU芯片通过SPI接口、GMAC接口与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片通过多个扩展接口与扩展设备相连，通过SPI接口配置多个扩展接口，由FPGA芯片控制通讯中断管理，采用特定总线规约，通过所述GMAC接口进行FPGA芯片中的多个扩展接口和MCU芯片之间的数据传送，在所述MCU芯片内部设置有特定数据缓存区，所述特定数据缓存区用于存储通过GMAC接口传送的数据，实现GMAC通道复用，所述特定总线规约包含GMAC固定字节的传输报文识别码、报文类型标识、报文序号标识、报文字节长度以及实际需要收发的数据。

这样，用国产MCU芯片的单个GMAC通道连接FPGA实现扩展多个网络、CAN及芯片间高速同步通道的GMAC通道复用，GMAC通道做为MCU和FPGA的数据传输通道，实现MCU与FPGA扩展设备的高速数据通信。首先，通过SPI配置FPGA扩展设备，其次通过FPGA控制中断，实现MCU与FPGA扩展设备同步，最后，通过GMAC内部协议，实现MCU与FPGA扩展设备的通信透明。

上述FPGA为大规模可编程逻辑器件(Field Programmable Gate Array)是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物，它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA可实现IO口扩展，可实现多个以太网控制器，可实现CAN控制器，可实现定制芯片间高速同步通信口。