Forum: FPGA, VHDL & Co. 10G Ethernet - welche Anbindung ans FPGA?


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von FPGA-ING (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne mit einem FPGA eine 10G Ethernetverbindung 
(voraussichtlich 10GBaseT) aufbauen.
Gibt es einen Ethernet Phy den ihr mir hierfür empfehlen könnt?
Welche Anbindung ans FPGA würdet Ihr nutzen?
Als FPGA habe ich die Artix Familie im Blick.

von Duke Scarring (Gast)


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FPGA-ING schrieb im Beitrag #6678042:
> Welche Anbindung ans FPGA würdet Ihr nutzen?
Das hängt doch vom gewählten PHY ab?
Je schneller die Datenrate auf den Pins ist, desto weniger braucht man 
davon.
Die Artix haben alle GTP Transceiver dabei, aber maximal mit 6,6 GBps. 
Da braucht man für 10G schon mehr als nur einen.
Intern kann bzw. muß man bei 10G 64 Bit parallel mit 156.25 MHz 
verarbeiten.

> Gibt es einen Ethernet Phy den ihr mir hierfür empfehlen könnt?
Momentan würde ich nach Verfügbarkeit und Preis gehen.
Dann wäre für mich ein weiteres Kriterium, wie hoch der Aufwand ist um, 
an ein Datenblatt (keine Marketingbroschüre) zu kommen.

Die PHYs die ich auf die Schnelle bei Mouser gefunden habe, sind alle im 
BGA-Gehäuse. Das ist ja auch mal nicht soeben in der Bastelwerkstatt 
gelötet...

Duke

von FPGA noob (Gast)


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FPGA-ING schrieb im Beitrag #6678042:
> (voraussichtlich 10GBaseT) aufbauen.

Kann man nicht einfach  die beiden Paare Rx+-/Tx+- von einem SFP+ Slot 
an einen FPGA löten?

von IQ130+ (Gast)


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FPGA noob schrieb im Beitrag #6678134:
> FPGA-ING schrieb im Beitrag #6678042:
>> (voraussichtlich 10GBaseT) aufbauen.
>
> Kann man nicht einfach  die beiden Paare Rx+-/Tx+- von einem SFP+ Slot
> an einen FPGA löten?

Nein.

von IQ130+ (Gast)


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Einen Ruf als gute Ethernet-PHY/MAC haben die Broadcom Chips:

https://www.broadcom.com/products/ethernet-connectivity/phy-and-poe/copper/10gbase-t-phy/bcm84888

vom FPGA musste dann ein SGMII-IF zum FPGA ziehen und im FPGA einen 
SGMII core einbauen. Auf die schnelle finde ich da nur diesen 1G/2.5G 
core:

https://www.xilinx.com/support/documentation/ip_documentation/gig_ethernet_pcs_pma/v16_0/pg047-gig-eth-pcs-pma.pdf

Und natürlich gibt es im Layout (Terminierung, Schirmung, Ref-CLK, 
reflexionsvermeidung) einiges zu beachten, da ist nix mit "schnell mal 
dranlöten". 
https://www.ti.com/lit/an/spraar7h/spraar7h.pdf?ts=1619997450743&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

von Gustl B. (gustl_b)


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IQ130+ schrieb:
> Nein

Dann bist entweder du ein Troll oder Trenz hat den SFP+ falsch 
angeschlossen.

von IQ130+ (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> IQ130+ schrieb:
>> Nein
>
> Dann bist entweder du ein Troll oder Trenz hat den SFP+ falsch
> angeschlossen.

Das Tippen des Unwortes "Troll" hat Dich wohl so sehr verausgabt, das es 
nicht mehr zum Setzen eines Links zu besagten Trenz Board reichte!?

von IQ130+ (Gast)


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IQ130+ schrieb:
> Gustl B. schrieb:
>> IQ130+ schrieb:
>>> Nein
>>
>> Dann bist entweder du ein Troll oder Trenz hat den SFP+ falsch
>> angeschlossen.

So hab mir jetzt mal ein Trenz-SFP+-10G angeschaut.

https://wiki.trenz-electronic.de/display/PD/TEF0008+TRM


Wenn ich das Blockbild (Anhang) recht verstehe, sind da lediglich 
Steuerleitungen an den MAX10 geknüppert und die eigentlich interessante 
differentielen Hi-Speed Datenleitungen werden zum FMC durchgeroutet.

Takte werden auch nicht einfach so aus dem FPGA geballert, sondern vón 
einem dedizierten Low-Jitter IC synthetisiert.

Das ist nach meinen Verständnis kein "einfach an den FPGA löten", 
nachdem es dem TO seinen Worten nach verlangt.

von IQ130+ (Gast)


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FPGA noob schrieb im Beitrag #6678134:
> Kann man nicht einfach  die beiden Paare Rx+-/Tx+- von einem SFP+ Slot
> an einen FPGA löten?

So hab mal bei Xilinx geschaut, für 10G brauchts GTH (13.1 Gps), die vom 
TO angepeilten Artixe haben aber nur GTP (6.6 Gps). Siehe Anhang.

Und zum GTH hat es 500+ seiten Manual sicher nicht 'noob-friendly' aka 
anfänger-freundlich.

von Klakx (Gast)


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Natürlich brauch man einen FPGA der 10.x Gbps auf den SFP+ Stecker geben 
kann oder man hat einen PHY mit XGMII auf dem Board (letzteres ist eher 
selten).

von Gustl B. (gustl_b)


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von Duke Scarring (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Da sollte selbst der kleinste Artix dieser Familie passen.
Ja, aber 'Artix' und 'Artix Ultrascale+' sind zwei verschiedene Paar 
Schuhe.

Abgesehen davon, das es man die Artix Ultrascale+ auch nirgendwo kaufen 
kann.
Das 'Ultrascale+' scheint sich übrigens auch auf den Preis zu beziehen: 
Die günstigsten 'Zynq Ultrascale+', die ich gefunden habe, kosteten 
etwas über $200.
Für einen Chip.

Duke

von Fpgakuechle K. (fpgakuechle) Benutzerseite


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Duke Scarring schrieb:

> Die günstigsten 'Zynq Ultrascale+', die ich gefunden habe, kosteten
> etwas über $200.
> Für einen Chip.

In dem ja mindestens vier ARM-Cores sitzen, plus FPGA-Fabric und 
Peripherie-Geschiss.
https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/soc/zynq-ultrascale-mpsoc.html
Das sollte man nicht vergessen wenn man Artix mit Zynq vergleicht. Egal 
ob Ultrascale oder Vorgänger.

Den XC7Z007S-1CLG225C (Single-ARM) gibt es inklusive MwSt f. 45€ 
(allerdings ist die Lieferzeit derzeit alptraumhaft)

: Bearbeitet durch User
von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Fpgakuechle K. schrieb:
> In dem ja mindestens vier ARM-Cores sitzen, plus FPGA-Fabric und
> Peripherie-Geschiss.
Ein Zynq wäre gfs aber schon anzuraten, vor allem, weil man den PHY ja 
auch mit etwas besaften muss und ein MAC im ARM ist allemal noch besser 
handhabbar, als der TriCore E.MAC.

von Gerd E. (robberknight)


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FPGA-ING schrieb im Beitrag #6678042:
> (voraussichtlich 10GBaseT)

davon rate ich ab. 10GBase-T hat sich nicht durchgesetzt und ist nur 
eine Notlösung wenn es gar nicht anders geht.

Nachteile:
- die PHYs verbrauchen sehr viel Strom, im Bereich von 5 bis 10 Watt pro 
aktivem Port
- auch wenn bis 100 m Kabellänge spezifiziert, treten in der Praxis 
schon lange vorher Probleme mit der Zuverlässigkeit auf. Auch wenn die 
Verkabelung ordentlich ist, durchgemessen mit Messprotokoll und allem.
- höhere Latenz durch Puffer im PHY

Pack lieber einen SFP+-Slot auf Dein Board. Zum einen machst Du Dir 
damit das Leben viel einfacher, zum anderen kannst Du da gängige und 
billige Direct-Attach-Kabel oder Glasfaser-Module einstecken.

Was sich dagegen gerade in der Praxis durchsetzt, ist 2.5GBase-T. Das 
hat die genannten Probleme nicht. Manchmal reicht das von der 
Geschwindigkeit her natürlich nicht.

von Duke Scarring (Gast)


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Neben dem hohen Stromverbrauch spielt natürlich der Preis bei 10G vs. 
2.5G eine entscheidende Rolle. Das ist wie mit billigen Sofas: Die 
setzen sich mehr und mehr durch...

von IQ130+ (Gast)


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Duke Scarring schrieb:
> Neben dem hohen Stromverbrauch spielt natürlich der Preis bei 10G vs.
> 2.5G eine entscheidende Rolle. Das ist wie mit billigen Sofas: Die
> setzen sich mehr und mehr durch...

Nunja, wo wird 10G tatsächlich benötigt?
Also braucht man ein Sofa, das einen Ausgewachsenen Silberrücken Gorilla 
jahrelang erträgt, wenn man es nur mit Liszt-Äffchen zu tun hat...

DSL läuft mit 100 Mbit, WLAN mit 600 Mbit/s, tippen tue ich mi 40 bps 
;-)
wo braucht man 10 GBit als beim Hoster7provider?

Wenn es maximal schnell sein muß am FPGA würde ich eher nach PCIe 
schauen.

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