基于ASIC FPGA的IPv6路由器PoS接口设计

根据155Mbit/s PoS线路接口板要实现的主要功能和PoS的工作原理,可以将155M PoS线路接口分为8个模块：光电转换模块、定时处理模块、串并转换模块、SDH和HDLC处理模块、PPP处理模块、处理机模块、输入缓存模块和输出缓存模块,其逻辑结构框图如图2所示。

　　其中,光电转换模块主要实现光信号和电信号之间的转换。定时处理模块负责从接收的串行数据中提取时钟信号。串并转换模块实现串行数据和并行数据之间的转换。在接收方向上,在对信号进行串并转换之前,对于串行的输入数据需要进行帧和字节边界的检测。SDH和HDLC处理模块是155M PoS线路接口的关键模块,完成STM-1的映身教处理及HDLC帧格式的封装和拆装。PPP处理模块主要完成对PPP分组的硬件处理。处理机模块负责单板的初始化、状态监测和控制、处理PPP协议分组以及与主控通信等任务。输入缓存用来存放线路接口发送转发处理的数据包,输出缓存用来存放调度输出后送给线路接口的数据包。

　　根据目前的技术水平,可选择如下方案：光电转换模块由专用的光电器件完成,串并转换、定时处理、HDLC/SDH等物理层处理功能由专用电路完成,而PPP处理由FPGA完成。

　　3 关键电路的选型及说明　　

　　物理层处理电路采用PMC公司的PM5380,它是一款新型的PoS/ATM专用处理电路,支持8路独立的ATM/PoS接口。该电路具有极高的集成度,将定时提取模块、串行转换模块、段开销处理模块、通道开销处理模块、路开销处理模块和HDLC处理模块等集成到一起,功能非常强大。其内部结构见图3。

　　PM5380的设计符合IETF PPP工作组提出的PPP over SDH/SONET规范;支持8路全双工155Mbit/s的STM-1接口,并带有数据和时钟恢复（CDR）电路;完全符合Utopia-2接口规范, 支持多地址和奇偶校验;对PoS应用提供相当于Utopia-2的系统接口,16位总线宽度,支持包传送和字节传送,内置8个FIFO缓存对应接口的数据;提供串行的155Mbit/s的接口与光器件对接,并且都是差分线路;提供一个通用的八位微处理器接口来完成PM5380的初始化配置、工作控制以及状态监测;支持线路环回、串行环回和并行环回;单电源3.3VCMOS制作工艺,输入兼容PECL和TTL电平,输出为TTL电平。在本设计中,需要通过处理机配置相应的寄存器,使PM5380工作于PoS模式。

　　FPGA选用Xilinx公司VIRTEX-II PRO,该电路是300万门级的FPGA,其高速I/O模块可提供多达16路Rocket I/O,内置Power PC核提供高性能的数字时钟管理,并且具有强大的开发软件支持。