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100G以太网光口的FPGA测试实例

作者：小小林熬夜学编程 | 2024-06-10 20:59:34

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vcu118 sgmii ethernet

100G光口测试采用C50测试仪和Xilinx的VCU118开发板测试，经过测试发现，Xilinx自带的100G IP核仍然无法跑到满速，跟10G一样，也是只跑到99%的负载率。另外，工具的版本和License的申请都需要特别留意。欢迎感兴趣的同学们留言讨论。

一、软硬件环境、IP核及对应License

1、软硬件环境

软件环境为VIVADO2019.1，不建议采用VIVADO 2018.2,原因在于2018.2中的该IP核没有AXI总线，只有LBUS总线，LBUS总线使用起来需要进行总线的聚合与分拆（数据总线分为4路，每路位宽为128bit），较为繁琐，所以建议使用2019.1中的AXI总线的IP核。

硬件环境为采用TestCenter C50测试仪的100G光口连接VCU118开发板上的100G光口进行测试。

连接图（必须用100G专用光纤）

VCU118开发板

C50网络分析仪（两个100G光口、4个五速光口（40G、20G和十百千）、16个十百千自适应电口）

2、100G IP核

所使用的IP核是UltraScale+ 100G Ethernet subsystem。IP核配置界面如下图所示：

因环境选择的是Xilinx官方开发板，所以此处可以进行选择，参考时钟为全是qsfp1 si570 clock。

选择四通道（CAUI4），线速率默认为4lanes * 25.7812G，GTY参考时钟频率为156.25Mhz（VCU118开发板给出）。发送与接收CRC校验默认开启。

使用前向纠错码（RS-FEC），不开启自适应选项（Auto Negotiation）。若FEC不开启，开发板与网络测试仪无法建立连接；若开启自适应选项，IP核的bit文件无法生成（猜测与VIVADO的Licese文件有关）。

其余选项皆为默认配置，没有进行修改。具体配置如上图所示。3.License文件

License文件主要影响该IP核bit文件的生成，可以在Xilinx官网申请试用版License，但是License的试用期只有一年，而且在申请的时候会绑定申请主机的MAC地址，所以换到其他主机设备时无法使用，需要另外申请License文件。

二、100G工程组成及参数配置

1.工程组成

由上文所述的IP核生成example design文件，删去工程中的cmac_usplus_0_pkt_gen_mon模块。（此模块用于生成用户侧数据源，并校验数据接收结果，因为需要使用网络测试仪进行测试，所以不需要此数据源与校验模块）

另外复位选择软复位，通过VIO来实现。时钟生成模块产生IP核所需要的时钟。

为了稳定用户侧数据，在IP核后接一个FIFO，先对用户侧接收到的数据进行缓存处理，然后将数据发往发送端。FIFO的配置如下图所示：

2.参数配置

LBUS总线控制信号（信号具体解释可以参考pg203中表2-6和表2-7）。主要是使能信号（ctrl_rx_enable和ctrl_tx_enable）要赋值为1。

三、测试结果

速率配置为99G（同10G接口一样，配置为100%时会有丢帧产生），帧长为随机帧长（64~1518）。丢帧问题与10G光口测试时的现象一致（详见本公众号之前文章：10G 以太网接口的FPGA实现，你需要的都在这里了），可能是Xilinx的IP核保护吧，也许你花钱购买后就可以跑到满速了。

测试结果如下图所示，帧计数与字节计数均一致，且未出现丢帧与错帧，说明工程工作正常，可以完成数据的收发。

全文完。

基于FPGA的网口通信设计

媒体访问控制（MAC，Media Access Control）

媒体独立接口（MII，Meida Independent Interface）

GMII、SGMII和SerDes的区别和联系

PHY（Physical Layer，PHY）通俗理解

基于原语的千兆以太网RGMII接口设计
 PHY_MDIO 接口设计

利用 IBERT 进行 GTX 信号眼图测试

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