34电子技术第52卷第2期（总第555期）2023年2月Electronics电子学32.75Gb/s速率的GTY接口。UltrascaleFPGA较上一代28nmvirtex系列，系统功耗比可提升2～5倍，较V7FPGA逻辑工作频率提升一倍。FPGA高系统集成度与智能化的迭代，推动高速接口的硬件设计也同步进行优化调整。相较上一代7系列产品，Ultrascale系列FPGA在以下方面有进一步优化。（1）可配置逻辑块CLB。UltraScale架构具备更高性能和低功耗的可编程逻辑资源，提供了高敏捷度的超前进位逻辑。UltraScaleFPGA将原本7系FPGA内2个独立SLICE组合至一个，其具备的不同长度的垂直、水平布线资源，可以跨越多个CLB。通过这种灵活动态布线的方式，UltraScaleFPGA可提供源节点到目的节点的高效传输，改善了运算结果和逻辑运行时间。（2）块存储器资源BRAM。UltraScaleFPGA支持不同独立BRAM（块存储器资源）之间存储数据的共享，保留每个BRAM的独立端口。根据逻辑资源使用程度的不同需求，可通过CLK和RST控制垂直相邻的BRAM的读写，可灵活拓展FIFO和内存阵列的深度、大小，节约FPGA运行功耗。2高速以太网通信结构以太网系统的典型结构图如图1所示。0引言随着通信技术的高速发展，航空电子网络设备对于网络带宽要求日益增加。传统网卡架构中，CPU依靠嵌入式操作系统处理DMA中断请求，发起相应网络协议栈，处理通信数据缓冲信息。DPDK利用轮询方式访问通信缓冲数据，虽然规避了主机中断，降低软件开销，但对于网络I/0带宽的改善没有起到本质性帮助。近年出现的智能网卡硬件架构，将原本接口总线与存储带宽匹配的侧重点，转移至网络I/0带宽匹配，该结构依赖于网卡硬件可提供良好、稳定的超万兆级高速以太网通信[1]。针对当前网卡不断迭代的数据大带宽与数据大容量需求，高速以太网的电路设计无法沿用传统百兆级的设计方法，对超高速以太网的硬件设计进行验证与仿真具有重要意义[2]。本文以UltraScale系列FPGA为例，分析了高速以太网的IP核架构，针对网卡高速以太网电路的具体设计要求，对UltraScale的高速接口电路进行原理设计与EDA实现，最后进行高速信号完整性仿真与验证。1UltrascaleFPGAUltrascale系列FPGA采用20nm的制作工艺，可支持数百Gb级的速率带宽。内部集成BRAM75.9Mb，逻辑单元2586K，集成9个100G以太网MAC，支持76个作者简介：崔钟允，中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，硕士；研究方向：机载通信技术。收稿日期：2023-01-16；修回日期：2023-02-12。摘要：阐述UltraScaleFPGA高...
