ZYNQ PL端SGMII网口扩展与PS控制调试详解

本文档详细介绍了在ZYNQ系列XC7Z045芯片上，如何通过程序逻辑部分(PL)利用System Generator IP核实现SGMII网口的扩展，以便于PS端网络控制器控制，从而支持千兆网通信。ZYNQ的PS端原生支持GMII或RGMII接口，但不直接支持SGMII，因此需要通过PS端的EMIO接口映射GMII到PL，利用PL上的1G/2.5G Ethernet PCS/PMA或SGMII IP核进行协议转换。 系统设计流程包括以下几个关键步骤： 1. **系统结构**： - 主要使用XC7Z045 Zynq芯片作为核心处理器，其PL部分通过高速接口GTX连接外部PHY芯片，如88E1111，该PHY支持SGMII电接口模式。 - 88E1111的MDIO接口不再需要，因为PHY已经配置为SGMII模式，简化了网络配置过程。 - 整体系统架构包含PS端的U-Boot和Linux操作系统，以及PL端的网口接口转换逻辑。 2. **PL端设计**： - 采用Top层连线的方式，利用ZYNQ的PL设计了一个IP核，将GMII协议转换为SGMII，以便与PHY芯片相兼容。 - 高速接口GTX的设计是关键技术，它负责物理信号的传输和处理，确保数据的有效交换。 3. **PS端工作**： - PS端的U-Boot和Linux内核需要进行相应修改，以支持通过EMIO映射的GMII接口与PL通信，然后由PL处理SGMII数据。 - U-Boot的合成与下载使用了Vivado 2018.2工具，而Linux内核则基于Xilinx官方提供的源码。 4. **测试与验证**： - 作者亲自进行了系统测试，包括在U-Boot和Linux内核环境下执行ping指令，以确认网络通信的正常工作。 通过这个过程，ZYNQ的PL端扩展SGMII网口实现了对高速网络通信的支持，且无需额外复杂的MDIO配置，提高了系统的灵活性和易用性。这对于在嵌入式系统和FPGA应用中扩展网络功能具有重要的实践参考价值。