UFC721BE101 3BHE021889R0101采用ASIC或ASSP器件的設(shè)計
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UFC721BE101 3BHE021889R0101采用ASIC或ASSP器件的設(shè)計
具有1588定時控制和可編程上行鏈路功能的以太網(wǎng)MAC內(nèi)核和交換矩陣內(nèi)核知識產(chǎn)權(quán)（IP）是由MorethanIP?GmbH開發(fā)的。MorethanIP企業(yè)系統(tǒng)還提供了可在32位AlteraNios?II?RISC處理器軟核上運行的UDP和1588軟件協(xié)議棧。為了提供最佳的物理接口，該八端口交換機設(shè)計選用了國家半導(dǎo)體企業(yè)系統(tǒng)的4個雙端口PHY收發(fā)器。
參考設(shè)計具有小于100ns的時鐘同步能力，可用于各種應(yīng)用。這種等級的精度對滿足工業(yè)連接所需的苛刻通信延時和服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求來說是關(guān)鍵。目標(biāo)應(yīng)用包括采用Ethernet/IP、ProfiNet、Ethernet?Powerlink及其它以太網(wǎng)協(xié)議等不同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的交換機。
延長產(chǎn)品生命周期
FPGA的可編程能力是上述設(shè)計優(yōu)勢的關(guān)鍵。從單一硬件平臺出發(fā)，設(shè)計師可以很容易地實現(xiàn)支持不同工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議（如EtherCAT、?ProfiNet等）的交換機。該開發(fā)板可支持同一系統(tǒng)內(nèi)或來自相同以太網(wǎng)端口的不同工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。
這是借助實現(xiàn)不同的媒體接入控制器（MAC）硬件模塊和嵌入式處理器軟件以支持不同以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和IEEE?1588功能來實現(xiàn)的。能方便地再利用以前設(shè)計的能力以及現(xiàn)成IP的可用性意味著與采用ASIC或ASSP器件的設(shè)計相比，基于FPGA的設(shè)計可在很短時間內(nèi)生成一個支持新特性的配置。
FPGA從一個串行閃存內(nèi)加載硬件配置和嵌入式處理器軟件。在生產(chǎn)過程中甚至設(shè)備被交付到現(xiàn)場后，都可方便地通過改寫閃存內(nèi)容來改變FPGA的硬件和軟件功能。
FPGA內(nèi)的可編程硬件和軟件處理能力意味著設(shè)計師可以通過作為硬件或軟件的應(yīng)用程序來整合所需的額外功能。通過簡單地再編程FPGA就可實現(xiàn)新功能的能力是對產(chǎn)品未來的保證（如支持IEEE?1588?v2.0），還能非?？焖俚貙⑿绿匦猿诗I給客戶。
因為FPGA的生命周期很長，設(shè)備制造商完全不用擔(dān)心潛在的器件終息風(fēng)險。由于設(shè)計是基于IP的，所以將設(shè)計移植到下一代FPGA也比較方便，從而使設(shè)計師有可能從下一代FPGA產(chǎn)品可能更低的成本或更強的性能方面受益。加之容易進行現(xiàn)場升級的能力，使得FPGA實現(xiàn)成為很容易在整個產(chǎn)品周期內(nèi)獲得支持的產(chǎn)品開發(fā)的最佳方式。
該參考設(shè)計采用Altera的?Stratix?II?FPGA，允許將全部Nios?II處理器代碼儲存在片上存儲器內(nèi)，不過成本更低的系統(tǒng)可以采用Altera企業(yè)系統(tǒng)的Cyclone?III系列FPGA器件實現(xiàn)。
嵌入式交換矩陣IP
圖3顯示的是MorethanIP?GmbH企業(yè)系統(tǒng)的嵌入式八端口交換矩陣，它包含8個符合以太網(wǎng)802.3規(guī)范的10/100Mbps?MAC，每個MAC都支持IEEE?1588，這意味著它可以采用來自可編程定時器的本地同步高精度時鐘給每個進來的1588數(shù)據(jù)幀“蓋”以時間標(biāo)記。
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