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基于Spartan-6的多路網絡數據采集卡設計與實現

作者:田丹,李浩,鄢林,陳曦 時間:2012-01-09 來源:電子產品世界 收藏

  引言

本文引用地址:http://www.bjwjmy.cn/article/127893.htm

  隨著互聯網的迅猛發(fā)展,網絡監(jiān)控的需求日益迫切。為了實現對網絡實時監(jiān)控,有必要及時全面地收集、分析網絡的數據,準確獲取網絡信息,對網絡的信息進行監(jiān)控,及時發(fā)現可能會出現的問題。然而隨著網絡帶寬的增加和規(guī)模的擴大,大規(guī)模網絡數據采集面臨著數據規(guī)模龐大和數據到達速度過快的挑戰(zhàn)。為了克服上述困難,通常采用硬件實現完成數據采集功能。

  隨著的發(fā)展,其內部資料日益豐富,速度和性能大大提高,特別是內部嵌入了大量IP核,使得上進行高速網絡數據采集成為可能。本文涉及的多路網絡采集卡系統采用Xilinx的Spartan 6系列中XC6SLX45T ,獲取8路10/100M RJ45端口送來的網絡數據包,并將數據包發(fā)送到PC機進行分析和監(jiān)控,最終根據分析結果來判斷網絡中的異常情況。

  系統概述

  系統框圖

  圖1所示為系統的原理框圖。8路10/100M網絡數據通過RJ45接口送入到PHY芯片,PHY芯片完成轉換之后,通過MII接口送到FPGA。FPGA中集成了8路MAC核,將網絡數據輸出到隊列管理;隊列管理對每路MAC的數據包進行管理,并輸出到PCIe的DMA模塊;DMA模塊將數據包發(fā)送到PCIe硬核,直接寫入到PC機的內存,以便PC機進行分析。

  

 

  隊列管理

  由于網絡數據的包大小不同,在一個包沒有讀完之前有可能第二個包到來,因此有必要對網絡的數據包進行隊列管理,避免數據包丟失的情況。

  本系統中的隊列管理采用雙口RAM和FIFO聯合構成,其中雙口RAM用來存儲數據包,FIFO用來存儲數據包的起始地址和結束地址。當FIFO有數據時說明RAM中有數據包,如果此時并沒有數據包在向DMA中寫數據,那么就可以讀出當前數據包寫入到DMA模塊;如果此時正在向DMA模塊寫數據,則等待寫完后再讀下一個包。

  由于網絡數據和PCIe DMA模塊的時鐘處于兩個時鐘域,所以采用雙口RAM和FIFO也可以起到數據同步的作用。



關鍵詞: xilinx FPGA Spartan-6 201112

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