NetFPGA平台介绍

介绍

NetFPGA是一款低功耗的开发平台，作为网络硬件教学和路由设计的设计工具。NetFPGA可以很方便的使得研究人员或者高校的学生搭建一个高速、硬件加速的网络系统。兴起于北美，最初只是斯坦福大学课堂教学使用的Project。NetFPGA把FPGA的可配置的特性带入了网络通讯领域，可以为更多的研究人员研究下一代网络提供了一个开放的平台。愈来愈多的人开始关注到NetFPGA的特性，并有很多人参与了基于NetFPGA的开源项目。

NetFPGA的参数

NetFPGA平台（如图1）包含了一个Xilinx Virtex-2 Pro 50 的FPGA，运行在125MHz的时钟频率下，用于用户自定义逻辑的设计；还包含了Xilinx Spartan-II FPGA，运行PCI接口控制器的控制逻辑，用于与主处理器的通信。两个2.25MB的外部SDRAM以及扩展的64MB的DDR SDRAM作出数据存储介质。平台还提供了四个千兆以太网接口，以配合在FPGA中的四个千兆以太网控制器软核。NetFPGA还包含了两个SATA连接器，使得在一个系统中多个NetFPGA板直接交换数据，而不需通过PCI总线。

图1 . NetFPGA的硬件组成

板上的主要资源：

用于逻辑设计的Xilinx Virtex-2 Pro FPGA

用于PCI主接口的Xilinx Spartan

2*2.25MB ZBT SRAM

64MB DDR2 DRAM

物理层上的4个千兆以太网口

开发环境

NetFPGA的系统架构（如图2所示）。在研究开发的过程中主要包括硬件层的设计（FPGA的逻辑层的设计）以及软件层的开发（对应硬件层的驱动开发以及应用程序的开发）。

硬件

购置的主机（配置越高越好），注意主板需留一个PCI-E给网卡使用，所以选主板的时候最好选择集成显卡。

图2. NetFPGA的系统框架

软件

操作系统推荐的是CentOS 4.4，CentOS 4.5 CentOS 5.1；用户需要对Xilinx的FPGA进行配置，所以需要安装ISE9.1i软件；还有相关FPGA的工具，如ModelSim（FPGA逻辑仿真），ChipScope（片上逻辑分析）等。还需要安装NetFPGA Base package，在安装之前还需要Java和RPMforge yum工具包的支持。需要注意安装的每个软件的版本问题，因为彼此存在很大的依赖。

开源项目

在http://www.netfpga.org/上可以找到一些开源项目，罗列如下：

1. NetFlow Probe
2. Hardware Accelerated Linux Router
3. NetFPGA Ethernet Switch
4. Quad-Port Gigabit NIC
5. NetFPGA OpenFlow Switch

在国内也有多个团队在开发使用NetFPGA，在http://www.openhw.org/上可以找到的开源项目，如：

1. 基于NetFPGA的可重构科学计算平台（宁夏大学）
2. 基于NetFPGA的网络流量采集器（济南大学）
3. 基于NetFPGA的网络处理器设计与实现（山东大学）
4. 基于NetFPGA的包过滤防火墙的设计与实现（哈尔滨工程大学）

从各种开源项目中可以看到NetFPGA的实际应用，相信能促进下一代网络的发展。

注：最近本人在学习和应用FPGA，无意中在网上发现NetFPGA的一些资料，虽然这种技术才刚刚起步，关于NetFPGA的项目很多都是开源的，适合高校的学生、老师、研究人员开发研究，相信在不久的将来肯定会带来更过的惊喜。在中国NetFPGA也已经引起了很多高校、公司的兴趣，如北京交通大学、华为，但尚属起步阶段，所以对NetFPGA做一些简单的介绍。详细的开发指南请见参考文献1。

参考资料

1. NetFPGA开源官方网站http://netfpga.org/static/guide.html#Install_Software

2. NetFPGA开发初探，http://www.eefocus.com/myspace/blog/show_155829.html

3. 开放源码硬件社区 http://www.openhw.org/activity/opproject/