千兆网络接口具有数据传输速率快、衔接便利、能够即插即用的长处，使得其运用较为广泛。跟着电子技术和处理器的开展，许多运用场合的数据通讯速率超越千兆网口的实践传输速率。例如，在A/D采样中，需求直接存储A/D转化的采样数据，假如A/D转化位数为16位，作业在100MHz，则实践数据量为1.6Gbps。为了完成高速传输，有必要选用更高传输速率的接口，例如PCIe或许RapidIO接口。但这些接口不具有即插即用功用，与许多工业既有设备不能直接衔接，约束了其运用场合。
DSP(数字信号处理器)具有较高的作业频率，其内部集成硬件网络MAC接口，外接一个物理层芯片就能够便利地完成千兆网络通讯。多核DSP芯片能够衔接多个千兆网口，使得其能够运用到高速数据传输场合。本文介绍一种根据多核数字信号处理器TMS320C6678的嵌入式双千兆网络接口，完成单个芯片衔接两个千兆网口，这两个网口能够各自独立传输数据，也能够联合传输数据，进步了实践的数据传输速率。
1 C6678及其结构
TMS320C6678是TI公司多核处理器中的一款8核浮点型DSP，每个核最高作业频率可达1.25GHz，每个核能够供给40GMAC定点核算或许20GFLOP浮点核算才能，单个芯片能够供给320GMAC或许160GFLOP核算才能。
TMS320C6678的每个核具有32KB的程序、32KB的数据以及512KB的2级Cache存储空间，芯片片内具有一个4MB的同享SRAM。TMS320C6678具有DDR3操控器接口，能够外接DDR3，直接寻址规模到达8GB。TMS320C6678的片表里设有RapidIO、PCIe、EMIF、SPI、I2 C总线等接口。这些接口经过片内的高速互联总线和各个处理器交互数据。
与网络相关的片内设备，首要包含两个对外的SGMII接口、以太交流和网络交流模块，以及用于数据办理的安全加速器和包加速器，能够快速检测数据的校验以及协议是否遵从网络规范，关于过错的数据直接丢掉，下降CPU 的担负。为了加速网络和CPU的数据交流，片内的行列办理器用于办理网络包或许网络帧的缓存、分发等功用。这些数据都选用数据包DMA读写，不需求CPU参加。
TMS320C6678的其他片内设备包含PLL、仿真口、信号量、电源办理和复位办理等模块。其间PLL装备CPU和外设的作业时钟;仿真口用于衔接仿真器，完成对软件运转的监控;信号量完成对DSP/BIOS操作体系中信号量的操控;电源办理完成整个芯片电流电压的操控;复位办理装备发动的方法，硬复位进行全发动，软复位进行部分发动。
2 88E1111及其结构
网络物理层芯片许多，一般都兼容MII、RMII以及SGMII等接口规范之一或许多个。但TMS320C6678只供给了SGMII接口，所以和TMS320C6678衔接的物理层芯片有必要具有SGMII接口。本文运用两片Marvell公司的88E1111 物理层芯片进行双千兆网络的衔接。
网络RJ45接口发送过来的带有调制数据的模拟信号经过A/D转化变成数字信号，然后顺次经过均衡、整形滤波和译码后由接纳单元传输到MAC芯片，完成数据的接纳。MAC发送的数据经过整形滤波后由D/A转化成模拟信号发送到RJ45接口。为了下降误码率，88E1111内部具有锁相环(PLL)、自动增益操控(AGC)、时序/相位操控、回音抵消等模块，这些模块都是为了进步数据传输的可靠性，在不同环境或许不同外接设备下，都能够高速可靠地通讯。LED操控模块完成数据传输时的灯火显现，MDIO模块完成链接树立和状况监测，时钟模块供给作业时钟。
3 硬件规划
硬件规划首要包含TMS320C6678和两个88E1111的接口、88E1111和RJ45的接口、88E1111的硬件装备规划等几个部分。
TMS320C6678的网络模块结构如图3所示。片内集成了一个3口的以太交流机，担任将两个千兆网口的数据交流到主机，一起供给交流中止到主机，主机经过中止能够实时接纳和发送数据。主机经过总线装备或许监控外部的物理层芯片，装备和监控数据经过MDIO接口衔接到物理层芯片。
TMS320C6678 选用SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)接口，兼容10/100/1000M 作业方法。SGMII为串行数据收发方法，具有较少的引脚衔接。实践上只需两对收发的差分线，别离衔接到对应的88E1111引脚上。读写时钟隐含在数据上传输，由硬件自动识别，无须软件参加。
MDIO和MDCLK 为TMS320C6678内部MDIO 模块的数据和时钟，用于TMS320C6678和88E1111树立衔接，TMS320C6678能够经过该接口装备88E1111，或许读取88E1111的信息。因为88E1111的MDIO模块接口电平为2.5V，而TMS320C6678的MDIO模块接口电平选用1.8V电压，所以两者之间需求添加电压转化芯片，本规划选用PCA9306完成电压转化。需求留意的是，因为存在两个88E111芯片，MDIO和MDCLK引脚直接衔接到两个芯片上，MDIO能够最多操控32个物理层芯片，物理层芯片地址别离为1~32。88E111的地址别离为4和8。
4 软件规划
体系软件规划包含硬件初始化、网络装备以及数据通讯流程等。TMS320C6678复位后的作业流程如图7所示。首要装备第一个网口，记载其状况后装备第二个网口。只需两个网口有一个装备成功，将装备TMS320C6678的EMAC模块，为成功装备的网口设置收发缓冲和收发使命。这些装备好后，就能够完成网络的数据收发。需求留意的是，在用户运用程序中，需求考虑到网口装备失利的状况。例如，用户运用程序经过双网口实时传输1.2Gbps的数据，假如一个网口装备失利，则运用程序应有相应的机制将实时传输速率下降到0.8Gbps以下(单网口实践传输速率或许低于0.8Gbps)。本文硬件体系在没有其他使命开支状况下，实测能够传输1.5Gbps的数据(传输过程中不考虑过错，不进行重发)。
结语
超越1Gbps传输速率的通讯接口一般选用光纤、PCE、PCIe等接口方法。本文选用双网口方法能够下降设备要求，和既有设备便利衔接。运用多核DSP进步处理器作业才能，在确保大容量数据传输过程中，处理器依然具有对数据的核算才能。双网口规划方案能够补偿单网口的传输速率缺乏，又能够下降其他接口的硬件复杂度，是介于两者之间的有利弥补。在嵌入式设备中具有必定的运用价值。
