異步FIFO在HINOC協(xié)議中的應(yīng)用

1、異步fifo在hinoc協(xié)議中的應(yīng)用摘 要：hinoc是我國為了利用同軸電纜帶外信號提供高速接入服務(wù) 的而自主發(fā)開的協(xié)議。iiinoc協(xié)議棧中的mac層與pi1y層之間需要大量的 數(shù)據(jù)交換，特別是hin0c2. 0協(xié)議中，峰值傳輸速度將達到lgbps以上。 文中提出了一種將異步fifo應(yīng)用在這兩個模塊之間的應(yīng)用方式，可以解 決大規(guī)模數(shù)據(jù)快速傳輸以及mac層與phy層硬件頻率不一致的問題。關(guān)鍵詞：iiinoc； hmac； iiipiiy；異步 fifo隨著我國光纖通信技術(shù)的日趨成熟，骨干網(wǎng)絡(luò)光纖化已經(jīng)完成，其帶 寬已經(jīng)可以滿足業(yè)務(wù)需求，而被稱為“最后一英里”的接入網(wǎng)帶寬成為用 戶家庭上網(wǎng)速率的

2、瓶頸。hinoc標準從2005年開始準備，在2016年3月 終于發(fā)布了正式的hinoc2. 0標準。目前國家對“三網(wǎng)融合”大力推進， 利用同軸電纜解決接入的技術(shù)由于多方面的優(yōu)點逐漸被更多公司和組織 所接收，已經(jīng)有多家公司的hinoc芯片完成了實驗室測試，準備進行規(guī)模 測試階段。1 hinoc標準中的協(xié)議棧模型hinoc標準中定義了對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)0si模型的物理層（phy層）傳輸模式 和媒質(zhì)接入控制層（mac層）協(xié)議。協(xié)議棧自下而上依次分為物理層（p1iy 層），mac層和高層。phy層定義的信號傳輸模式包括幀結(jié)構(gòu)、信道編碼 以及調(diào)制技術(shù)。mac層實現(xiàn)hinoc網(wǎng)絡(luò)中的媒質(zhì)接入控制和業(yè)務(wù)適配功能, 分

3、為公共部分子層（cps）和匯聚子層（cs）o為了更好得適應(yīng)外部應(yīng)用環(huán) 境，一般設(shè)計中采用mac層與嵌入式cpu的主頻同步，而phy層硬件則可 以根據(jù)當前的數(shù)據(jù)流量對頻率進行自適應(yīng)調(diào)整。兩者之間數(shù)據(jù)傳輸速度可 高達lgbps,針對于其數(shù)據(jù)通路的設(shè)計，本文中提出了一種采用異步fifo 解決的方法，可以非常有效地解決mac與piiy之間大量異步數(shù)據(jù)傳輸以及 兩者z間頻率不一致的問題。2異步fifo的說明fifo是英文first in first out的縮寫，是一種先進先出的數(shù)據(jù)緩 存器。它與普通存儲器的區(qū)別是沒有外部讀寫地址線，只能順序地寫入數(shù) 據(jù)，順序地讀出數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)地址由內(nèi)部讀寫指針自動加1

4、完成，而不是 像普通存儲器那樣可以由地址線決定讀取或?qū)懭肽硞€指定的地址。外部需 要有空滿標識來指示當前是否可以對fifo進行讀出或?qū)懭?。因為它的?制線比較少，所以可以方便地將其運用在異步傳輸模塊，進行兩個不同時 鐘域間模塊的數(shù)據(jù)傳輸。圖1屮是異步fifo的結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看到，異步fifo主要由以下幾個部分組成：雙端口存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)，讀寫支持不同時鐘。寫地址產(chǎn)牛器/滿控制標志位產(chǎn)牛器，這部分處于寫時鐘域。讀地址產(chǎn)生器/空控制標志位產(chǎn)生器，這部分處于讀時鐘域。異步fifo需要用到的端口信號包括：讀時鐘：讀操作所遵循的時鐘，在每個時鐘上升沿到來時讀數(shù)據(jù)。 寫時鐘：寫操作所遵循的時鐘，在每

5、個時鐘上升沿到來時寫數(shù)據(jù)。讀指針：指向下一個讀出地址。讀完后自動加1。寫指針：指向下一個要寫入的地址的，寫完自動加1。滿標志：fifo已滿或?qū)⒁獫M時由fifo的狀態(tài)電路送岀的一個信號， 以阻止fifo的寫操作，繼續(xù)向fifo中寫數(shù)據(jù)將造成溢出(overflow)?？諛酥荆篺ifo已空或?qū)⒁諘r由fifo的狀態(tài)電路送出的一個信號， 以阻止fifo的讀操作，繼續(xù)從fifo中讀出數(shù)據(jù)將造成無效數(shù)據(jù)的讀出 (underflow)03異步fifo在hinoc中的應(yīng)用由于hinoc協(xié)議中mac協(xié)處理器和phy層信號處理器之間需要大量的 數(shù)據(jù)傳輸，mac層數(shù)據(jù)發(fā)送端根據(jù)接收到的map幀，解析出重傳標志以及

6、分配的信道長度；數(shù)據(jù)發(fā)送端需要設(shè)計一個深度足夠的fifo來緩存數(shù)據(jù), 以保證mac層與phy層的數(shù)據(jù)交互不出現(xiàn)斷幀。在fifo的設(shè)計中，最重要的兩個參數(shù)就是fifo的數(shù)據(jù)位寬和存儲深 度。按照htn0c2. 0協(xié)議中的要求，mac數(shù)據(jù)幀的最大程度小于4600b,但 是在實際傳輸屮，由于受到信道干擾，多結(jié)點資源平衡調(diào)度等方面因素的 影響，一般會將過大的數(shù)據(jù)幀進行切片，以防止過大的幀傳輸失敗導致大 量數(shù)據(jù)重傳的問題。為了進一步提高異步fifo的傳輸效率，本結(jié)構(gòu)中將 異步fifo的數(shù)據(jù)寬度設(shè)計為32bit, fifo深度設(shè)計為512個字。采用四 個這樣獨立的異步fifo進行mac層與phy層的數(shù)據(jù)交換，可以滿足設(shè)計 的需求。參考文獻1馮振威基于嵌入式平臺的hinoc mac驅(qū)動程序的設(shè)計d西安電 了科技大學.2國家新聞出版廣電總局.n