电子设计工程
Electronic Design Engineering
第 28卷
Vol.28
第 10期
No.10
2020年 5月
May 2020
收稿日期：2019-07-22 稿件编号：201907168
作者简介：诸俊辉（1996—），男，浙江绍兴人，硕士研究生。研究方向：信号与信息处理，高数数字系统设计，
网络安全。
互联网技术是现今发展最为迅速，应用最为广
泛的技术之一。千兆以太网是一种新型的以太网，
具有高速、高效、高扩展性、低成本的特点
[1]
。采用千
兆以太网实现的数据采集、传输、远程控制等方面的
应用成为了电子系统设计的热点研究问题
[2-4]
。基于
这种现状，高性能的千兆以太网数据包处理架构显
得尤为重要。
ZYNQ- 7000 是 Xilinx 公 司 所 推 出 的 混 合 架 构
SoC（System on Chip）芯 片 ，其 内 部 可 分 为 PL
（Programmable Logic）以及 PS（Procressing System）两
部分。 PL 端集成 了 7 系 列现场 可编 程 阵列（Field-
Programmable Gate Array，FPGA），而在 PS 端包含多
核 ARM Cortex-A9 处理器
[5-7]
。此外 ZYNQ 内部实现
了 PL 与 PS 之间高带宽，高性能的 AMBA-AXI 互联，
从而可以灵活地应对以太网数据处理中遇到的性能
瓶颈。
本设计将以太网数据包的处理与 ZYNQ SoC 的
基于 ZYNQ 的千兆以太网数据包处理架构
诸俊辉，刘一清
（华东师范大学 通信与电子工程学院，上海 200241）
摘要：ZYNQ-7000 型器件是 Xilinx 公司所推出的混合架构 SOC（System On Chip）芯片，其内部集成
了一个 7 系列现场可编程逻辑门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）以及一个多核 ARM
Cortex-A9 处理核心。针对现今迅速发展的互联网技术，以及以太网数据采集、传输等应用，本文提
出了一种基于 ZYNQ 的千兆以太网数据包处理架构。通过对以太网数据包进行分类，交由不同模
块处理从而提高了处理能力。将所提出的架构应用于实际网闸设备中，并使用 Spirent 公司的 Test⁃
Center C1 仪器进行 RFC2544 性能测试，其吞吐率可达到千兆以太网线速的 99.375%且处理延时低
于 55 μs。
关键词：千兆以太网；ZYNQ；数据处理；Round-Robin
中图分类号：TN393.1 文献标识码：A 文章编号：1674-6236（2020）10-0102-06
DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2020.10.022
Gigabit Ethernet packet processing architecture based on ZYNQ
ZHU Jun⁃hui，LIU Yi⁃qing
（School of Information Science and Technology，East China Normal University，Shanghai 200241，
China）
Abstract: The ZYNQ ⁃ 7000 device is a hybrid architecture SOC （System On Chip） from Xilinx. It
integrates a 7 ⁃ series Field ⁃ Programmable Gate Array （FPGA） and a multi ⁃ core ARM Cortex ⁃ A9
Processer. In view of the rapid development of Internet technology and Ethernet data acquisition and
transmission applications，this paper proposes a ZYNQ ⁃ based Gigabit Ethernet packet processing
architecture. By classifying Ethernet packets and handling them by different modules，the processing
performance is improved. We apply the proposed architecture to a gateway device and perform the
RFC2544 performance test，using Spirent’s TestCenter C1. The result shows that the throughput reaches
99.375% of the Gigabit Ethernet line rate and the processing delay is less than 55μs.
Key words: Gigabit Ethernet；ZYNQ；data process；Round⁃Robin
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