ارائه معماری تلفیقی لایه های 3 و 4 شبکه بر روی هسته کنترل کننده اترنت و پیادهسازی آن بر روی FPGA

در خیلی از کاربردها از جمله اینترنت اشیاء و همچنین بخشهای مختلف شبکههای فرماندهی و کنترل ضرورت دارد که اطلاعات در بستر شبکه منتقل گردد. در کاربردهایی که FPGA نقش پردازنده دارد، به دلیل محدودیتهای هزینه و حجم لازم است تا لایههای شبکه نیز بر روی FPGA پیاده شوند. همچنین چون تمامی لایهها درون FPGA پیاده میشوند امکان رمزگذاری و ... در لایههای مختلف شبکه وجود خواهد داشت. هدف از این مقاله طراحی یک گره در شبکه بر اساس استاندارد IEEE802.3 است به صورتی که قابلیت پیادهسازی بر روی FPGA داشته باشد. در این طراحی، معماری تلفیقی از سه لایه پیوند داده، شبکه و انتقال مدنظر است. به منظور افزایش سرعت و کاهش حجم مورد استفاده از LUT ، طراحی به صورت خط لوله انجام گرفته است. پروتکلهای انتخابی در طراحی انجام شده، پروتکل IEEE802.3 برای لایه پیوند داده، پروتکل IPv4 برای لایه شبکه و پروتکل UDP برای لایه انتقال میباشد. معماری مذکور بر روی روی تراشه XC6slx9-2 پیادهسازی گردید. طبق نتایج به عمل آمده در عمل و سنتز نرمافزار حدود 25 درصد از حجم سلولهای منطقی FPGA مصرف شده و سرعت کلاک برنامه 140 مگاهرتز به دست آمده است. نرخ ارسال و دریافت سیستم در حالت پایدار برای اترنت 100 ، حدود 80 مگابیت بر ثانیه و برای اترنت 10 برابر 10 مگابیت بر ثانیه به دست آمده است.

Keywords:

Ethernet , IEEE802 , اترنت , تراشه های برنامه پذیر , FPGA