[發明專利]一種基于AXI4總線的FCoE協議加速引擎IP核

有效

• 申請號: 201410138005.0
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103885840B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 周文利;段斌斌;肖亭;孫嵩松
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;H04L29/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種基于AXI4總線的FCoE協議加速引擎IP核，其特征在于，所述協議加速引擎IP核包括發送模塊和接收模塊，其中：

所述發送模塊包括發送幀封裝單元TFCoE_LEP、發送描述符與寄存器管理單元TD/RM、發送幀FIFO單元TFIFO、發送隊列選擇單元TQS、發送buffer單元TBUFFER和發送AXI4總線單元TAXI4；其中所述發送幀封裝單元TFCoE_LEP用于完成待發送幀的封裝，所述發送描述符與寄存器管理單元TD/RM用于管理整個發送模塊的描述符，所述發送幀FIFO單元TFIFO用于緩沖封裝完成的FCoE幀，所述發送隊列選擇單元TQS用于為不同的幀類型選擇合適的發送隊列和描述符，所述發送buffer單元TBUFFER用于緩存PCI-E存儲域與發送模塊之間交互的幀和描述符，所述發送AXI4總線單元TAXI4用于實現FCoE網絡適配器CPU對發送模塊的控制以及用于IP核內部TBUFFER與通過總線和本IP核連接的其他IP核的數據交互；

所述接收模塊包括幀解封裝單元RFCoE_LEP、接收描述符與寄存器管理單元RD/RM、接收幀FIFO單元RFIFO、接收隊列選擇單元RQS、接收buffer單元RBUFFER和接收AXI4總線單元RAXI4；其中所述幀解封裝單元RFCoE_LEP用于完成接收幀的解封裝，所述接收描述符與寄存器管理單元RD/RM用于管理整個接收模塊的描述符和寄存器，所述接收幀FIFO單元RFIFO用于緩沖10G以太網MAC控制器xge_mac傳遞到IP核的幀，所述接收隊列選擇單元RQS用于為合適的幀類型選擇合適的接收隊列和描述符，所述接收buffer單元RBUFFER用于緩存主機與接收模塊之間交互的幀和描述符，所述接收AXI4總線單元RAXI4用于實現FCoE網絡適配器CPU對接收模塊的控制以及用于本IP核與其他IP核的數據交互。

2.根據權利要求1所述的基于AXI4總線的FCoE協議加速引擎IP核，其特征在于，所述IP核建立在AXI4總線基礎之上，由FCoE網絡適配器CPU進行控制。

3.根據權利要求1所述的基于AXI4總線的FCoE協議加速引擎IP核，其特征在于，所述IP核的發送模塊的各子模塊具體用于：

（3.1）TFCoE_LEP用于完成待發送幀的封裝；TFCoE_LEP從發送隊列選擇單元獲取幀信息，為待發送幀形成幀頭幀尾、CRC校驗碼，并封裝成完整的FCoE幀；

（3.2）TD/RM用于管理整個發送模塊的描述符和寄存器；TD/RM首先向FCoE網絡適配器CPU申請預取一定量的描述符，之后監控各發送隊列中描述符的使用情況，當滿足描述符可用閾值時產生中斷，向FCoE網絡適配器CPU申請重新獲取可用的描述符塊和數據塊，同時上傳幀封裝完成的描述符域；FCoE網絡適配器CPU會在軟件初始化時向TD/RM傳遞寄存器信息，由TD/RM完成發送模塊的寄存器配置，寄存器包括描述符相關寄存器、DMA參數寄存器、發送模塊各子單元寄存器；

（3.3）TFIFO用于作為發送模塊與xge_mac的緩存，為分別處于協議加速引擎和xge_mac兩個時鐘域的待發送幀進行同步；TFIFO工作在兩個時鐘域：xge_mac時鐘域和IP核時鐘域；

（3.4）TQS用于根據各發送隊列待發送幀的類型，從多個發送隊列中選出一個發送隊列進行發送；TQS通過訪問TBUFFER的描述符存儲域，獲取當前FCoE發送描述符的信息，傳送給TFCoE_LEP；FCoE幀的發送描述符結構包括FCoE幀在TBUFFER存儲的位置、VLAN信息、幀長度及發送狀態；

（3.5）TBUFFER用于緩存待發送的數據及其描述符；在FCoE網絡適配器CPU控制下將待發送數據塊及描述符塊轉移至TBUFFER；TBUFFER將待發送數據塊放在數據存儲域，將發送描述符塊放在描述符存儲域；TBUFFER用于對分別處于AXI4總線和協議加速引擎兩個不同時鐘域的數據進行同步；TBUFFER工作在兩個時鐘域：AXI4總線時鐘域和IP核時鐘域；

（3.6）TAXI4用于將協議加速引擎IP核的發送模塊封裝成AXI4接口；TAXI4提供兩種接口：AXI4-lite接口和AXI4接口；AXI4-lite接口用于實現FCoE網絡適配器CPU對發送模塊的控制，AXI4接口用于實現TBUFFER與PCI-E總線之間數據塊和描述符塊的交換。

4.根據權利要求1所述的基于AXI4總線的FCoE協議加速引擎IP核，其特征在于，所述IP核接收模塊具體包括以下子單元：

（4.1）RFCoE_LEP用于完成已接收FCoE幀的解封裝；RFCoE_LEP提取幀的關鍵信息并發送至RQS，同時完成FC-2層CRC的硬件校驗；RFCoE_LEP將通過校驗的幀FC數據發送到RBUFFER中；

（4.2）RD/RM用于管理整個接收模塊的描述符和寄存器；RD/RM首先通過FCoE網絡適配器CPU申請一定的預取描述符，在啟動幀接收之后監控各接收隊列中描述符的使用情況，當滿足描述符中斷閾值時產生中斷，向FCoE網絡適配器CPU申請獲取新的可用描述符塊，同時上傳已用描述符域和存放在RBUFFER中的已接收幀；FCoE網絡適配器CPU在軟件初始化時向RD/RM傳遞要配置的寄存器信息，RD/RM完成接收模塊的寄存器配置，寄存器包括描述符相關寄存器DMA參數寄存器發送模塊各子單元寄存器；

（4.3）RFIFO用于作為接收模塊與xge_mac的緩存，為處于協議加速引擎和xge_mac兩個不同時鐘域的接收幀實現同步；RFIFO工作在兩個時鐘域：xge_mac時鐘域和協議加速引擎時鐘域；

（4.4）RQS用于根據RFCoE_LEP提取的幀信息判斷當前幀所屬的類型，為待接收的幀分配相應的接收隊列，實現同一類型的幀在存儲域的聚合；接收隊列選擇單元從RBUFFER的描述符域中獲取一個可用FCoE接收描述符，將幀信息填充至描述符；FCoE幀接收的描述符結構包括幀在RBUFFER的存儲位置、幀長度、接收狀態及VLAN信息等；

（4.5）RBUFFER用于緩存接收的數據及其描述符，RBUFFER由接收描述符域和數據域兩部分組成；RBUFFER中的接收數據塊及已用描述符塊在FCoE網絡適配器CPU的控制下轉移出協議加速引擎IP核；RBUFFER用于對分別處于協議加速引擎和AXI4兩個不同時鐘域的數據進行同步；RBUFFER工作在兩個時鐘域：AXI4總線時鐘域和協議加速引擎時鐘域；

（4.6）RAXI4用于將協議加速引擎接收模塊封裝成AXI4接口；RAXI4提供兩種接口：AXI4-lite接口和AXI4接口；AXI4-lite接口用于實現FCoE網絡適配器CPU對接收模塊的控制和寄存器讀寫，AXI4接口用于實現RBUFFER與PCI-E總線之間數據塊和描述符塊的交換。