הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל המעבדה למערכות סיפרתיות מהירותהפקולטה להנדסת חשמל
דו"ח אפיון דו"ח אפיון : הפרויקט :שם הפרויקט רשת שם רשת כרטיס Fast Fast כרטיס
EthernetEthernet עם ממשק עם ממשקUtopiaUtopia
מר שצברגרמר שצברגרוותת מגישים : מגישים :ענת גבישענת גביש
מנחה : בועז מזרחימנחה : בועז מזרחי
תוכן:
33רקע כללי ...................................................רקע כללי ...................................................44מטרות הפרוייקט .........................................מטרות הפרוייקט .........................................55תאור הפרוייקט ...........................................תאור הפרוייקט ...........................................77בקרה ........................................................בקרה ........................................................
88מבנה כללי של הכרטיס.................................מבנה כללי של הכרטיס.................................99דרישות חומרה ...........................................דרישות חומרה ...........................................1212דרישות תוכנה ...........................................דרישות תוכנה ...........................................1313מצב נוכחי .................................................מצב נוכחי .................................................1414לוח זמנים .................................................לוח זמנים .................................................
:כללירקע -עולם התקשורת הוא אחד מהתחומים המתפתחים ביותר בתעשיית ה- עולם התקשורת הוא אחד מהתחומים המתפתחים ביותר בתעשיית ה High-TechHigh-Tech
כיום.כיום.
-פרוטוקול ה- פרוטוקול ה EthernetEthernet .שיך לתחום של תקשורת נתונים טורית מבוססת חבילות מידע. שיך לתחום של תקשורת נתונים טורית מבוססת חבילות מידע
""Fast EthernetFast Ethernet – ו – " , ו , "Giga & 10 GigaGiga & 10 Giga . .
בניית כרטיס רשת המשלב פרוטוקול בניית כרטיס רשת המשלב פרוטוקול UtopiaUtopia, , Fast EthernetFast Ethernetוחיבור ל, וחיבור ל ,PCPC באמצעות )באמצעות(
PCI BUSPCI BUS .).)
.בניית הכרטיס ותכנותו כך שיאפשר פיתוח עתידי. בניית הכרטיס ותכנותו כך שיאפשר פיתוח עתידי
מטרות הפרוייקט:
בניית כרטיס באחד מתחומי התקשורת הנפוצים בעולם כיום בניית כרטיס באחד מתחומי התקשורת הנפוצים בעולם כיום ( ( ETHERNETETHERNET ) ) ..
הכרת השלבים השונים בבניית כרטיס תקשורתהכרת השלבים השונים בבניית כרטיס תקשורת.. – לימוד והכרה של פרוטוקולי תקשורת כגון – לימוד והכרה של פרוטוקולי תקשורת כגוןETHERNETETHERNET , ,
UTOPIAUTOPIAו ו -- PCIPCI.. – לימוד שפת תכנון בחומרה – לימוד שפת תכנון בחומרהVHDLVHDL..כגון : מיהם כגון : מיהם ,,הבנת שיקולים שונים הנלקחים בכל שלבהבנת שיקולים שונים הנלקחים בכל שלב
הקווים הקריטיים המוגדרים לעריכה.הקווים הקריטיים המוגדרים לעריכה. כיצד קוראים כיצד קוראיםData sheetsData sheets.וחומרי עזר נוספים. וחומרי עזר נוספים : שימוש בכלים ייעודיים כגון : שימוש בכלים ייעודיים כגוןORCAD, RENOIR, MAXPLUSORCAD, RENOIR, MAXPLUSבניית הכרטיס כך שיאפשר פיתוח עתידיבניית הכרטיס כך שיאפשר פיתוח עתידי..
תאור הפרויקט:
: בניית כרטיס תקשורת בעל שלושה ממשקים :בניית כרטיס תקשורת בעל שלושה ממשקיםFAST ETHERNET (10/100 MbFAST ETHERNET (10/100 Mb ))..חיבור לרשת חיבור לרשת - -
PCI BUSPCI BUS.. ( דרך ( דרך PCPCחיבור למחשב ) חיבור למחשב ) - -
התחברות לרכיבים אחרים דרך התחברות לרכיבים אחרים דרך יכולתיכולת - - UTOPIAUTOPIA..פרוטוקול פרוטוקול
הכרטיס אמור לאפשר תקשורת דו-כיוונית בכל אחד הכרטיס אמור לאפשר תקשורת דו-כיוונית בכל אחדמנתיבי המעבר האפשריים : מנתיבי המעבר האפשריים :
ETHERNET ETHERNET PCPC ETHERNET ETHERNET UTOPIA UTOPIA
UTOPIA UTOPIA PC PC
תאור הפרויקט – המשך
: בכרטיס קיימים מספר רכיבים שונים ולכן :בכרטיס קיימים מספר רכיבים שונים ולכן
מתחי עבודה על הכרטיס יהיו – מתחי עבודה על הכרטיס יהיו – - -
3.3V3.3Vלדוגמא: עבור - לדוגמא: עבור - . . plx9054, lsi80225plx9054, lsi80225
5V5V לדוגמא: עבור - לדוגמא: עבור -lsi80c300lsi80c300 . .
- תדרי השעונים במערכת יהיו –- תדרי השעונים במערכת יהיו –
25MHZ25MHZ
33MHZ33MHZ
בקרה
אותות בקרה יחברו בין הרכיבים השונים כאשר אותות בקרה יחברו בין הרכיבים השונים כאשר רכיברכיב
יהיה למעשה הרכיב שדרכו תתאפשר יהיה למעשה הרכיב שדרכו תתאפשר FPGAFPGA ה- ה- השליטה על שאר רכיבי המעגל.השליטה על שאר רכיבי המעגל.
מבנה כללי של הכרטיס
UTOPIA FPGA Ethernet Interface
PCI Interface
דרישות חומרה:
הפרוייקט הוגדר מראש כך שעליו לנסות ולהיות מותאם ככל הפרוייקט הוגדר מראש כך שעליו לנסות ולהיות מותאם ככל שניתן למימוש החומרה שנעשה בפרויקטים אחרים שניתן למימוש החומרה שנעשה בפרויקטים אחרים
קודמים במעבדה. עקב הדרישה הנ"ל לא נותר לנו כמעט קודמים במעבדה. עקב הדרישה הנ"ל לא נותר לנו כמעט ..מרחב תמרון בבחירת רכיבי החומרהמרחב תמרון בבחירת רכיבי החומרה
:: פרוט הרכיבים העיקרייםפרוט הרכיבים העיקריים
( (LSILSI ) של חברת ) של חברת 80c30080c300שם הרכיב : שם הרכיב : ETHERNET CONTROLLERETHERNET CONTROLLERתפקיד : תפקיד :
5V5Vמתח עבודה : מתח עבודה : MHzMHz 2525תדר שעון : תדר שעון :
((PQFPPQFP )במארז )במארז 128128מספר פינים : מספר פינים :
((LSILSI )של חברת )של חברת 8022580225שם הרכיב : שם הרכיב : ETHERNET Physical Layer Device ( PHY )ETHERNET Physical Layer Device ( PHY )תפקיד : תפקיד :
3.3v ( 5v tolerant )3.3v ( 5v tolerant )מתח עבודה : מתח עבודה : MHzMHz 2525תדר שעון : תדר שעון :
((SEEQSEEQ )במארז )במארז 4444מספר פינים : מספר פינים :
( (PLXPLX ) של חברת ) של חברת pci9054pci9054שם הרכיב : שם הרכיב : pcipci ( ( pci bridgepci bridge ) )תפקיד : מגשר תפקיד : מגשר 5v5vמתח עבודה : מתח עבודה :
MHzMHz 3333תדר שעון : תדר שעון : PQFPPQFP))במארז במארז (( 176176מספר פינים : מספר פינים :
((ALTERAALTERA )של חברת )של חברת EPF10K100EQC240-1EPF10K100EQC240-1שם הרכיב : שם הרכיב : FPGAFPGAתפקיד : תפקיד :
3.3v ( 5v tolerant )3.3v ( 5v tolerant )מתח עבודה : מתח עבודה : MHzMHz 3333תדר שעון :תדר שעון :
PQFPPQFP))במארז במארז (( 240240מספר פינים: מספר פינים:
רכיבים נוספים :רכיבים נוספים :UTOPIAUTOPIA - מחבר - מחבר
PCI BusPCI Bus - מחבר ל - - מחבר ל - ETHERNET Bus ( RJ45 )ETHERNET Bus ( RJ45 ) - מחבר ל – - מחבר ל – - - MagneticsMagnetics – בחיבור בין ה – – בחיבור בין ה – RJ45RJ45 – לבין ה – לבין ה PHYPHY
- - )) FIFO’sFIFO’s בשלב זה ימומשו ככל הנראה ב - בשלב זה ימומשו ככל הנראה ב - FPGAFPGA ולא ולא כרכיבי חומרה נפרדים (כרכיבי חומרה נפרדים (
:דרישות תוכנה
תהא ברמה תהא ברמה FPGAFPGAהתוכנה שתיכתב עבור ה-התוכנה שתיכתב עבור ה- בסיסית, כזו שתאפשר זרימת מידע דו-כיווני בכל בסיסית, כזו שתאפשר זרימת מידע דו-כיווני בכל
אחד מן המסלולים שפורטו. בכל מקרה, הדרישות אחד מן המסלולים שפורטו. בכל מקרה, הדרישות )מעבר לדרישה הבסיסית( בהתאם )מעבר לדרישה הבסיסית( בהתאם יותאמו יותאמו
לקצב ההתקדמות ובאם תמצא קבוצה נוספת לקצב ההתקדמות ובאם תמצא קבוצה נוספת ייעודית לכתיבת הקוד.ייעודית לכתיבת הקוד.
:מצב נוכחי
לימוד ראשוני של סביבת העבודה, כלים ייעודים לימוד ראשוני של סביבת העבודה, כלים ייעודיםושיטות תכנון מתוך ההרצאות שניתנו ובעזרתו של ושיטות תכנון מתוך ההרצאות שניתנו ובעזרתו של
בועז. בועז. .לימוד דפי הנתונים של הרכיבים השונים.לימוד דפי הנתונים של הרכיבים השונים.לימוד ספר הפרויקט של ארז + עדי.לימוד ספר הפרויקט של ארז + עדי תחילת שרטוט תחילת שרטוטpin to pinpin to pin – באמצאות ה – באמצאות ה ORCADORCAD...ארגון ראשוני של רשימת חלקים נדרשים.ארגון ראשוני של רשימת חלקים נדרשים
לוח זמנים:לוח זמנים:25/12/0125/12/01 .הגשת דו"ח אמצע פרוייקט.- הגשת דו"ח אמצע פרוייקט -
05/01/0205/01/02 --) יצירת כל יצירת כל ,, גמר שרטוט רמה עליונה ) בלוקים ( גמר שרטוט רמה עליונה ) בלוקים
..ETHERNETETHERNETה –ה – החלקים השונים וחיבורהחלקים השונים וחיבור
12/01/0212/01/02 -- -חיבור ה- חיבור ה PCIPCI..
19/01/0219/01/02 – חיבור ה – - חיבור ה - FPGAFPGA -ל- ל..UTOPIAUTOPIA
- סיום שרטוט המעגל באמצעות כלי ה - - סיום שרטוט המעגל באמצעות כלי ה -
ORCADORCAD . .
009/02/029/02/02 גמר בדיקות והכנת רשימת - גמר בדיקות והכנת רשימת - netlistnetlistתיאור תיאור ורשימת ורשימת.. ( עבור עריכה ( עבור עריכה’’חלקים ) גדלים וכוחלקים ) גדלים וכו
23/02/0223/02/02גמר תכנון מכני של הכרטיס - גמר תכנון מכני של הכרטיס - ..
001/03/021/03/02 --.בדיקות ושינויים אחרונים. בדיקות ושינויים אחרונים ..- שליחת הכרטיס לייצור- שליחת הכרטיס לייצור
VHDLVHDL..- התחלת העבודה על קוד ה – - התחלת העבודה על קוד ה –
01/04/0201/04/02 -- והרכבה. והרכבה. סיום עריכת הכרטיס ושליחתו לייצור סיום עריכת הכרטיס ושליחתו לייצור
001/05/021/05/02 -- – סיום כתיבת קוד ה – סיום כתיבת קוד ה VHDLVHDL קבלת + קבלת + הכרטיס מייצור.הכרטיס מייצור.
001/08/021/08/02 -- גמר גמר debuggingdebugging.של הכרטיס. של הכרטיס