基于千兆以太网视觉协议的以太网控制器IP核及方法

摘要

本发明公开了一种基于千兆以太网视觉协议的以太网控制器IP核，由控制模块、PHY管理接口模块、发送控制模块、流控制模块、接收控制模块组成，采用FPGA实现，遵循Avalon Memory-Mapped接口规范及GMII接口规范。本发明是根据GigE Vision协议特点设计的专用IP核，能够实现GigE相机图像的接收和自动存储，在实现图像采集的同时，克服了传统以太网控制器资源占用量大、CPU使用率高、图像采集效率低等缺点，利用FPGA并行处理的特点，提高数据接收速度以及系统实时性。在同样的测试条件下，使用本专利实现图像采集，要比Altera公司的三速以太网IP核减少一半以上的FPGA资源消耗。

主权项

一种基于GigE Vision协议的以太网控制器IP核，其特征在于：整个IP核由MAC控制模块(1)、PHY管理接口模块(2)、发送控制模块(3)、流控制模块(4)、接收控制模块(5)组成，使用硬件逻辑实现IP、ARP、UDP以及GigE Vision协议的封包和解析，遵循Avalon Memory‑Mapped接口规范以及GMII接口规范；MAC控制模块(1)包含寄存器单元(1.1)、模块控制单元(1.2)以及总线控制单元(1.3)，接收NIOS处理器发送的总线信息，控制其他模块；PHY管理接口模块(2)用于访问PHY寄存器，根据PHY访问控制信号(6)及PHY管理接口时序规范，自动生成MDC时钟和MDIO数据，控制PHY管理接口，访问PHY寄存器，生成PHY访问反馈信号(7)；发送控制模块(3)包含第一双端口RAM(3.1)、协议封包模块(3.2)、第二双端口RAM(3.3)以及GMII发送模块(3.4)，根据发送控制信号(8)、ARP发送控制信号(17)以及丢包重发控制信号(15)自动发送相应的以太网数据包,生成发送反馈信号(10)；流控制模块(4)包含图像存储控制模块(4.1)以及流检测模块(4.2)，根据存储控制信号(14)、流控制信号(19)，通过GVSP数据读取总线(18)读取GVSP数据，将图像数据写入图像存储RAM中，并生成存储反馈信号(13)，同时检测丢包情况，控制丢包重发控制信号(15)；接收控制模块(5)包含第三双端口RAM(5.1)、第四双端口RAM(5.2)、第五双端口RAM(5.3)、协议解析模块(5.4)、异步FIFO(5.5)以及GMII接收模块(5.6)，接收以太网数据包，根据接收控制信号(11)对其进行解析，生成接收反馈信号(12)和流控制信号(19)，并分别通过接收数据读取总线(16)以及GVSP数据读取总线(18)发送解析的数据。