UDP_千兆光通信（四）Tri Mode Ethernet MAC ip核

软件架构如下图所示：

一、 Tri Mode Ethernet MAC ip核功能

支持 10M、100M、1000M、2.5G 等多种速度，支持 RGMII、GMII、MII、SGMII、internal 等多种 PHY 接口。下图展示了 TEMAC 的功能框图。

其中 Transmit Engine 从 AXI-Stream TX 接口接收数据，并添加前导码 Preamble、帧起始界定符 SFD、帧校验序列 FSC 等，并在必要时（长度小于最小 MAC 帧长度）填充数据，因此在使用 TEMAC 时，MAC 帧的这几个部分就不需要我们自己添加了（不过其他的 MAC 帧部分，如目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度、MAC数据段等部分，还是要用户按字节流给入 TEMAC 的）。

流量控制模块 Flow Control 可发送和接收可编程的暂停帧。

用户使用三个 AXI4 接口进行数据收发以及 MAC 控制器/ PHY 芯片配置，其中数据发送和接收使用 AXI4_Stream 接口，而配置接口使用 AXI4-Lite 接口，实现对 MAC 的配置和 MDIO 接口的读写。

可选的帧过滤器 Frame Filter 用于过滤与一组可配置过滤器匹配的帧，一般用于过滤掉目的 MAC 地址与本设备不一致的帧，TEMAC 默认开启帧过滤器。

统计计数器 Statistics Counters 用于记录 TX 和 RX 的帧数量，达到最大值后回绕，可配置为 32 或 64 位宽。

二、 Tri Mode Ethernet MAC ip核配置

该IP核作为MAC层，对PHY层接收数据进行处理；对于千兆以太网而言，MAC与PHY层之间使用GMII接口连接。

数据传输速率

• 1Gb/s 支持高达1Gb/s的以太网速度。支持四种类型的物理接口，即GMII，MII，RGMII和内部接口均可用。（千兆网选这个）
• 2.5 Gb / s 指的是以太网速度设置为2.5Gb/s，只支持内部连接。

主要设置接口

• PHY Interface:
  

• MAC Speed:
  
  
  internal mode clock source

• user clk2
  这是用户逻辑时钟，通常由用户提供，用于MAC IP核内部逻辑和用户接口的时钟同步。
  在internal mode下，这个时钟通常来自PCS/PMA IP核或外部时钟源，频率一般为125MHz（千兆以太网）或12.5MHz（百兆以太网）。

• rx user clk2
  这是接收用户时钟，专门用于MAC接收数据路径的时钟。
  在internal mode下，这个时钟通常来自PCS/PMA IP核的接收时钟输出，用于同步接收数据流。

managemant type

帧滤波功能选择，以及流控选择

1) 帧过滤器选项（Frame Filter Options）

可以使用帧过滤器生成内核，从而阻止接收与此MAC不匹配的帧。这最常用于识别专门针对此MAC的数据包。默认为使用帧过滤器。

2）表条目数（Number of Table Entries）

可以使用查找表来生成帧过滤器，该查找表最多可以包含16个其他有效MAC帧匹配模式。您可以选择0到16之间的整数来定义表中存在的匹配模式的数量。默认值为使用四个表条目。

3）启用优先流控制（Enable Priority Flow Control）

选择此选项可在核心中包括Priority Flow Control支持。如果包括在内，则包括在发送时生成PFC帧并在接收时解释PFC帧的电路，以及对IEEE 802.3暂停请求的增强XON / XOFF支持。默认设置为禁用。

4）统计计数器（Statistics Counters）

可以使用内置的统计计数器生成内核。可用的计数器数量取决于内核的双工设置，全双工需要34个计数器，半双工需要41个计数器。仅当内核配置有AXI4-Lite管理接口时，才能选择此选项。默认值为包括统计信息计数器

5）统计宽度（Statistics Width）

统计信息计数器可以是32位或64位宽。这使您可以控制必须轮询计数器的频率，以避免由于溢出而导致信息丢失。默认值为使用64位宽的计数器。

6）统计重置（Statistics Reset）

当包括统计计数器时，可以包括逻辑以确保在硬件复位时将计数器清除为零。没有此逻辑，计数器值将在复位后保持不变，并且仅在设备配置时清除。默认值为包括计数器重置功能

三、 Tri Mode Ethernet MAC ip核使用

3.1 ip核接口

3.2 ip核接口说明

全局时钟与复位接口

名称	输入输出类型	说明
gtx_clk	input	全局 125MHz 时钟，2.5G 以太网时为 312.5MHz 时钟；
glbl_rstn	input	全局复位信号（低有效），复位整个MAC IP核

发射端接口

名称	输入输出类型	说明
tx_mac_aclk	output	物理接口数据传输的时钟。该时钟应用于物理接口发送电路和TX AXI4-Stream发送电路。 312.5MHZ对应2.5Gb/s 125MHZ对应1Gb/s 312.5MHZ对应2.5Gb/s 25MHZ对应100Mb/s 2.5MHZ对应10Mb/s
tx_reset	output	发送模块复位信号，复位接收逻辑
tx_axis_mac_tdata[7:0]	input，	要传输的帧数据；
tx_axis_mac_tvalid	input，	数据有效信号；
tx_axis_mac_tready	output，	握手信号，当数据被正确接收时，该信号被断言（注意到而非指示 TEMAC TX 空闲，这与一般的 ready 握手信号工作原理不同，因此不能用于判断是否可以传递数据，而是判断数据是否被正确传输了，从而决定是重传本字节还是继续传输下一字节）；
tx_axis_mac_tlast	input	帧结束信号；
tx_axis_mac_tuser	input	端口控制信号，指示发生一个错误；当在传输期间断言该信号时，则 MAC 会插入一个错误代码以损坏当前帧，中止传输并回到空闲状态。
tx_ifg_delay[7:0]，	input，	IFG = Inter-Frame Gap（帧间间隔），tx_ifg_delay = 发送帧间延迟，控制MAC发送器在连续发送以太网帧之间的时间间隔 10Mbps：最小帧间间隔 = 9.6μs（96位时间） 100Mbps：最小帧间间隔 = 960ns（96位时间） 1000Mbps：最小帧间间隔 = 96ns（96位时间）
tx_collision，	output，	指示在发送过程中检测到冲突（collision），全双工模式下恒输出 0（全双工时，实际生成 IP 时该接口不生成）；
tx_statisitics_vector[31:0]，	output，	发送帧统计向量；提供发送方向的详细统计信息；通常为32位，包含多个统计字段
tx_statistics_valid	output	统计向量有效标志。

接收端接口

名称	输入输出类型	说明
rx_mac_aclk	output	物理接口数据传输的时钟。该时钟应用于物理接口发送电路和TX AXI4-Stream接收电路。 312.5MHZ对应2.5Gb/s 125MHZ对应1Gb/s 312.5MHZ对应2.5Gb/s 25MHZ对应100Mb/s 2.5MHZ对应10Mb/s
rx_reset	output	接收模块复位信号，复位接收逻辑
rx_axis_mac_tdata[7:0]	output	接收到的帧数据；
rx_axis_mac_tvalid	output	数据有效信号；
rx_axis_mac_tlast，	output，	帧结束信号；
rx_axis_mac_tuser，	output，	控制信号，在帧