CN105141548A - 高效以太网数据帧包fifo实现方法 - Google Patents

高效以太网数据帧包fifo实现方法 Download PDF

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冯广影
黄锋
李焱
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Abstract

本发明公开了一种高效以太网数据帧包FIFO实现方法，仅使用一个FIFO和一个帧计数器，所述FIFO用于缓存以太网数据帧，所述以太网数据帧每个数据单元包含十个数据位，其中高二位为帧状态标志位，低八位为以太网数据帧的一个字节，所述帧状态标志位的00、01、10、11四种标识状态分别对应以太网数据帧的第二至倒数第三个字节、数据帧起始字节、数据帧的倒数第二个字节以及数据帧的结束字节四种数据中的一种。本发明的高效以太网数据帧包FIFO实现方法仅使用一个FIFO即实现了数据帧的高效存储与处理，通过对以太网数据帧的倒数第二字节进行特殊标记，在不需要解析以太网数据帧内容的情况下，快速从FIFO中截取完整的以太网数据帧，节约电路资源，提高数据处理速度，适用于更多的应用场合。

Description

高效以太网数据帧包FIFO实现方法
技术领域
本发明涉及一种数据的处理方法，特别是一种数据帧的FIFO处理方法。
背景技术
现有以太网介质访问控制层(MAC)对以太网PHY的数据存储时通常使用包先入先出缓存(FIFO)，为了提高数据处理速度，通常使用乒乓缓存(PING-PONGFIFO)，每个FIFO的深度至少是一个最长以太网数据帧长。而在实际数据传输过程中，数据并非在任何情况下都以最大帧长进行传输，在短帧传输的过程中，会造成较大的资源浪费，同时PING-PONGFIFO的控制部分也比较复杂。
以太网帧数据由10比特数据组成，最高比特位为1表示帧结束，次高比特位为1表示帧开始，低8位比特位表示传输的数据。在写使能有效的情况下，每个时钟的上升沿将数据存储到FIFO中。
传统FIFO的工作特性是，无论帧长占用FIFO空间的多少，一个帧结束后就不能再写入数据，直到FIFO中的数据被处理完成，这样会浪费存储空间。
为了加快数据处理速率，通常会使用两块FIFO，如附图1所示，当其中一个FIFO写入数据完成之后，由控制单元将写数据的控制权交给另一个FIFO。同时后级处理单元可以从前一个FIFO中读出数据，这样依次交替循环进行读写操作。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种仅使用一个FIFO和一个帧计数器的方案实现与乒乓缓存同等功能的方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的高效以太网数据帧包FIFO实现方法仅使用一个FIFO和一个帧计数器，所述FIFO用于缓存以太网数据帧，所述以太网数据帧每个数据单元包含十个数据位，其中高二位为帧状态标志位，低八位为以太网数据帧的一个字节，所述帧状态标志位的00、01、10、11四种标识状态分别对应以太网数据帧的第二至倒数第三个字节、数据帧起始字节、数据帧的倒数第二个字节以及数据帧的结束字节四种数据中的一种。
进一步地，所述FIFO的深度满足MAC处理数据的需求。
进一步地，使用同步SRAM做为FIFO的存储单元。
有益效果：本发明的高效以太网数据帧包FIFO实现方法仅使用一个FIFO即实现了数据帧的高效存储与处理，通过对以太网数据帧的倒数第二字节进行特殊标记，在不需要解析以太网数据帧内容的情况下，快速从FIFO中截取完整的以太网数据帧，节约电路资源，提高数据处理速度，适用于更多的应用场合。
附图说明
附图1为两块FIFO循环读取数据帧的原理图；
附图2为使用传统方法时FIFO中数据帧的读取原理图以及各数据部分的数据状态标志；
附图3为使用本发明方法时FIFO中数据帧的读取原理图以及各数据部分的数据状态标志；
附图4为FIFO的数据组织结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明提出通过对以太网数据帧倒数第二字节进行特殊标记的方式，仅使用一个FIFO和一个帧计数器的方案实现与PING-PONGFIFO同等功能的方法。FIFO的深度满足MAC处理数据的需求即可。
在大多数的应用场景下，使用同步SRAM做为FIFO的存储单元，其特性是在时钟的上升沿给出读有效信号，在下一个时钟的上升沿可以从SRAM的输出端口采样到稳定的数据。
以太网数据以字节为单位，即8位数据位，而通常在存储数据的时候使用10位数据位，多出的2位分别用于标志帧开始和帧结束。这样数据分成3种类型，帧开始(次高比特位)，帧结束(最高比特位)，中间数据。
在使用一个FIFO时，FIFO中可能会有多个以太网数据帧，只有当帧的最后一个数据被读出来以后才能知道是不是帧的结束，但对于判断是否还需要立即读下一个数据来说，这实际上已经晚了。如图2所示，在读出帧结束数据的时刻(rdata的高2位是10)，来不及判定是不是需要继续读数据，除非此时这个FIFO已经空了。
前面指出，有2位用于标志帧状态的标志位实际上只使用了3种状态，我们可以使用第4种状态11标记倒数第二字节。如图3所示，这样就比较容易判定下一时刻是否还需要继续读数据了。
使用上述方法，用一个FIFO即可实现现有方案的功能和效率，节约了一半的资源。
附图4所示为FIFO的数据组织结构，bit[9:8]是表示数据帧的高二位，作为数据状态标志来表示数据在一帧中的位置，bit[7:0]表示数据帧的低八位。如图4所示，bit[9:8]为01的时候，bit[7:0]表示一帧数组的开始，而bit[9:8]为10的时候，bit[7:0]表示一帧数组的结束，这里使用bit[9:8]为11的时候表示一帧数据的倒数第二字节，而bit[9:8]为00的时候表示数据处理一帧的2～n-2字节(假设一帧数据有n个字节)。
本发明的高效以太网数据帧包FIFO实现方法仅使用一个FIFO即实现了数据帧的高效存储与处理，通过对以太网数据帧的倒数第二字节进行特殊标记，在不需要解析以太网数据帧内容的情况下，快速从FIFO中截取完整的以太网数据帧，节约电路资源，提高数据处理速度，适用于更多的应用场合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种高效以太网数据帧包FIFO实现方法，其特征在于：仅使用一个FIFO和一个帧计数器，所述FIFO用于缓存以太网数据帧，所述以太网数据帧每个数据单元包含十个数据位，其中高二位为帧状态标志位，低八位为以太网数据帧的一个字节，所述帧状态标志位的00、01、10、11四种标识状态分别对应以太网数据帧的第二至倒数第三个字节、数据帧起始字节、数据帧的倒数第二个字节以及数据帧的结束字节四种数据中的一种。
2.根据权利要求1所述的高效以太网数据帧包FIFO实现方法，其特征在于：所述FIFO的深度满足MAC处理数据的需求。
3.根据权利要求1所述的高效以太网数据帧包FIFO实现方法，其特征在于：使用同步SRAM做为FIFO的存储单元。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN1798091A (zh) * 2004-12-30 2006-07-05 中兴通讯股份有限公司 一种提高sdram处理带宽的方法
CN101894005A (zh) * 2010-05-26 2010-11-24 上海大学 高速接口向低速接口的异步fifo传输方法

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