[發明專利]一種基于兩級描述符表征的以太網控制系統

有效

• 申請號: 202110280813.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113037604B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 李龍飛;楊靚;王劍峰;李童;李小波
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/413
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種基于兩級描述符表征的以太網控制系統，PCIe控制器與主機BD引擎和MAC BD引擎形成的系統架構，主機BD引擎對通過PCIe控制器傳輸的主機BD以及數據的維護和管理，利用MAC BD引擎對MAC BD以及數據的維護和管理，完成MAC BD和數據分別在本地數據緩存與MAC控制器之間的傳輸，采用主機BD引擎和MAC BD引擎雙引擎結構，避免數據在與MAC層進行交互才能實現收發的問題，可完全隔離控制器內部的數據平面與控制平面，采用MAC BD緩存和本地數據緩存分別進行數據緩存，具有較高的可擴展性和魯棒性，可以很好的支撐未來產品對功能的擴展、更新以及性能的提升等需求，本發明可用于高帶寬、高性能以太網控制器芯片中，能夠支撐未來產品對功能的擴展、性能提升等需求。

技術領域

本發明屬于集成電路領域，涉及一種基于兩級描述符表征的以太網控制系統。

背景技術

目前，在面向通用處理器的以太網控制器中，廣泛采用描述符(以下簡稱BD,Buffer Descriptor)來對收發數據進行表征，以實現對內存中數據的高效管理和控制。簡單來說，每個BD對應著主機內存中的一段存儲區間，這些存儲區間用來存放控制器收到的數據幀或者主機待發送的數據幀。對于接收來說，BD包含的信息指示了控制器應該將接收到的數據幀存儲在內存的這些地址上；對于發送來說，BD包含的信息指示了控制器應該將這些內存地址上的數據幀發送到網絡中。

無論是接收還是發送，每一個數據幀都至少對應一個BD。由于數據幀與BD一一對應，驅動程序通過對BD進行管理、更新，從而實現了對數據幀的管理。BD中所包含的信息除了一段主機內存地址外，還包含了所對應數據幀的一些狀態信息。通過這些狀態信息，以太網控制器會對數據幀進行相應的處理。

綜上，對于以太網控制器，BD的存在解決了主機內存地址與控制器片內緩存的映射關系，從而驅動程序只需要對BD進行維護與更新，而控制器則根據BD中的信息完成相應數據幀在主機內存與控制器緩存間的傳輸。

然而，這種單級BD的方式只解決了主機內存與控制器緩存間的映射，實現了PCIe兩側數據流和控制流的獨立，而并沒有實現控制器內部以及以太網MAC兩側數據流與控制流的完全獨立。事實上，控制器緩存中的數據，還需要與MAC層進行交互才能實現收發，而與MAC層的交互如果將數據流和控制流捆綁在一起進行，那么將會限制控制器的可擴展性和靈活性，同時降低了整體架構的魯棒性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于兩級描述符表征的以太網控制系統，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于兩級描述符表征的以太網控制系統，包括PCIe控制器、主機BD引擎、主機BD緩存、MAC BD引擎、MAC BD緩存、MAC控制器、本地數據緩存、AHB矩陣單元、控制狀態寄存器和物理層收發器；

PCIe控制器用于根據PCIe總線協議規范實現主機與MAC控制器之間的數據傳輸；

主機BD引擎用于對通過PCIe控制器傳輸的主機BD以及數據的維護和管理，完成主機BD、數據在MAC控制器與主機之間的傳輸，同時根據主機BD的使用狀態向主機產生相應的中斷；

主機BD緩存用于存儲從主機獲取到的主機BD，并供主機BD引擎訪問；

MAC BD引擎用于對MAC BD以及數據的維護和管理，完成MAC BD和數據分別在本地數據緩存與MAC控制器之間的傳輸；

MAC BD緩存用于存儲從MAC BD引擎所生成的MAC BD，并供MAC控制器訪問；

MAC控制器用于處理介質訪問的爭用與沖突問題，實現收發數據以符合IEEE802.3協議規范的方式進行傳輸，同時根據MAC BD的描述完成數據在MAC控制器與本地數據緩存間的傳輸；