基于FPGA的高速任意以太網(wǎng)幀流量發(fā)生器的實(shí)現(xiàn).pdf

1、在以大型地震采集系統(tǒng)為代表的大型傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)過程中，需要一款可以仿真實(shí)際采集過程中產(chǎn)生的高速數(shù)據(jù)流，為測試高速以太網(wǎng)為傳輸介質(zhì)的數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)或相關(guān)應(yīng)用程序的諸如邏輯正確性、吞吐能力等指標(biāo)提供測試激勵(lì)的流量發(fā)生器。該流量發(fā)生器需提供自由地配置幀長度、幀間隔長度，任意選擇各字段的填充算法，以及提供千兆和百兆兩種速率模式等功能。目前存在的流量發(fā)生器主要為軟件實(shí)現(xiàn)，難以做到精確控制幀間隔等參數(shù)。硬件實(shí)現(xiàn)的多為用于通信網(wǎng)絡(luò)測試的大型企業(yè)產(chǎn)品，由于

2、其價(jià)格和靈活性等局限性，并不適合用于實(shí)驗(yàn)室測試。因此我們需要開發(fā)一款硬件的滿足以上要求的可用于實(shí)驗(yàn)室測試的以太網(wǎng)流量發(fā)生器。
　　 本文用FPGA實(shí)現(xiàn)了這樣的任意以太網(wǎng)幀流量發(fā)生器。所謂任意以太網(wǎng)幀，是指該發(fā)生器可以產(chǎn)生物理層之上的任意通用或自定義協(xié)議的幀格式，而且?guī)c幀之間對(duì)應(yīng)字段的關(guān)系滿足測試規(guī)定的填充算法，以形成整體的特定流量模擬行為，滿足測試要求。根據(jù)這樣的要求，本設(shè)計(jì)核心硬件邏輯并沒有采用傳統(tǒng)的基于狀態(tài)機(jī)的協(xié)議逐層封裝

3、方式，而是依據(jù)與數(shù)據(jù)幀并行置入硬件的字段填充算法標(biāo)示域?qū)?shù)據(jù)幀進(jìn)行重新寫入的創(chuàng)造性思路。由主機(jī)通過串口對(duì)FPGA和GPHY的各工作參數(shù)進(jìn)行配置，由FPGA根據(jù)配置信息完成對(duì)幀的發(fā)送和重填充。數(shù)據(jù)幀和幀間隔的生成過程不需要軟件的干預(yù)，保證了全線速的發(fā)包。其架構(gòu)具備較強(qiáng)的靈活性、移植性和可擴(kuò)展性。
　　 經(jīng)驗(yàn)證，本平臺(tái)可以在于兆和百兆速率模式下，以100％的鏈路利用率按照命令精確生成和發(fā)送以太網(wǎng)流量，滿足上述所有要求。該平臺(tái)可用于基