作者：Fisher Yang，文章来源：：FPGA FAE技术分享选集
前言
开普勒KPL3858评估板搭载AMD Versal AI Edge Series Gen 2器件（2VE3858），板上共有四个以太网接口：一个PS侧10G SFP28光口、一个PS侧1G RJ45网口，以及两个PL侧1G以太网接口。本篇逐一介绍这四个接口的硬件架构和测试方法。
其中PS 10GbE是Versal ARM处理器系统首次集成的10G以太网硬核，也是本文的重点介绍对象。
一、PS 10GbE（SFP28）
1.1 概述
AMD Versal AI Edge Series Gen 2和Versal Prime Series Gen 2是首批在ARM处理器系统（PS）中集成10G以太网硬核的Versal器件。这一硬核（10 GbE）支持10 Gbps、5 Gbps、2.5 Gbps和1 Gbps四种速率，使用1路GTYP收发器通道，无需外部PHY芯片即可直接驱动SFP28光模块，或用高速线缆直连。
KPL3858板上的SFP28接口（J9）通过GTYP Bank 105的Lane 3连接到2VE3858的PS 10GbE硬核，参考时钟由板载时钟器件提供。
图1 VEK385板卡SFP28接口原理图（与GTYP收发器连接）
图2 GTYP Bank 105引脚分配（10GbE/PCIe/HSDP共享MUX）
1.2 硬核架构
PS 10GbE硬核内部集成了完整的MAC、PCS和DMA，主要特性如下：
1. 支持10G/5G/2.5G/1G四种速率，通过PS Wizard配置线速模式;
2. 时间敏感网络/音视频桥接（TSN/AVB）支持;
3. IEEE 1588 PTP精确时间协议;
4. 4个优先级队列;
5. 支持Jumbo帧（最大10K字节）;
6. PL FIFO端口（部分器件支持）;
7. 如需MDIO控制外部PHY，需通过MIO引脚配合GEM MDIO使用;
图3 10Gigabit Ethernet (10 GbE)
1.2.1 10G/5G模式（USXGMII）
10G和5G模式使用USXGMII（Universal Serial 10 Gigabit Media Independent Interface）接口，PCS实现IEEE 802.3 Clause 49（10GBASE-R）的64B/66B编码，编码效率高达97%（相比8B/10B的80%）。
1.2.2 2.5G/1G模式（SGMII）
2.5G和1G模式使用SGMII接口，PCS采用8B/10B编码，通过GTYP收发器与外部PHY通信。2.5G模式实现了IEEE 802.3cb规定的链路故障状态机（LFSM）和链路故障信令。两种速率的MAC模块通过MUX与10G/5G MAC共享同一DMA。
1.2.3 GTYP MUX共享机制
2VE3858的GTYP（x4）由多个控制器共享，通过PHY MUX最多可同时使用其中两个：
A. 2路PCIe Gen5x4控制器（MDB5）
B. 高速调试端口（HSDP）
C. 10G以太网（10 GbE）
常用配置组合如下：
1.3 Linux驱动支持
AMD已为PS 10GbE提供Linux驱动，当前状态（2025年）：Linux驱动已可用（☑ Linux Driver Support Current）。驱动基于标准网络子系统，支持标准的ifconfig/ip等命令配置。
1.4 10GbE连通性测试
本测试通过PC与KPL3858直连，验证10G链路的基本连通性。
1.4.1 硬件准备
· 开普勒KPL3858评估板，SFP28接口（J9）
· PC主机，安装10G PCIe网卡（如Intel X550/X710等）
· SFP28 高速线缆直连或光模块+光纤（连接PC网卡与KPL3858 SFP28口）
· USB串口线（连接KPL3858串口，用于板端配置）
图4 KPL3858板卡SFP28接口硬件连接
图5 PC PCIe 10Gb网卡连接实物图
1.4.2 PC端配置（Ubuntu）
在PC Ubuntu系统中，为10G网卡接口配置IP地址：
图6 为10G网卡接口配置IP地址
注意：enp1s0f0为PC上10G网卡的接口名，实际名称以 ip link 命令输出为准。
1.4.3 板端配置
通过KPL3858串口终端，为板端10G以太网接口配置IP地址：
sudo ifconfig eth1 192.168.199.200
图7 为KPL3858 10GbE接口配置IP地址
1.4.4 连通性验证
在PC Ubuntu终端执行ping测试：
ping 192.168.199.200
收到回复即表示10G链路连通测试通过。
图8 PC端ping测试结果
1.5 10GbE性能测试（iperf3）
使用iperf3工具测试10G链路的实际吞吐量。
1.5.1 安装iperf3
板端和PC端均需安装iperf3：
sudo apt install iperf3 # Ubuntu/Debian
1.5.2 启动服务端（板端）
iperf3 -s
1.5.3 运行客户端（PC端）
TCP吞吐量测试：
iperf3 -c 192.168.199.200 -t 30
UDP吞吐量测试（指定目标带宽）：
iperf3 -c 192.168.199.200 -u -b 10G -t 30 -P 8
图9 10GbE吞吐量测试截图
二、PS 1GbE（RJ45）
2.1 概述
开普勒KPL3858板上的PS 1GbE接口（eth0）是Versal PS内置的GEM（Gigabit Ethernet MAC）控制器，通过板载PHY芯片连接RJ45网口，支持标准的10/100/1000 Mbps自适应以太网。这是Versal系列一直以来具备的标准网络接口，主要用于日常调试、文件传输和远程登录等。
2.2 连通性测试
2.2.1 硬件连接
用网线将KPL3858的RJ45网口（J52）与PC或交换机连接，确保板卡与PC处于同一网段。
2.2.2 查看板端IP
板卡启动后，通过串口终端执行：
ifconfig
eth0接口的IP地址为 192.168.110.58。
图10 板端ifconfig输出（eth0 IP: 192.168.110.58）
2.2.3 连通性验证
在板端串口终端ping PC的IP地址：
ping 192.168.110.49
收到回复即表示1G链路连通测试通过。
图11 板端ping PC测试结果
三、PL ETH（Tri-Mode Ethernet MAC）
开普勒KPL3858板上还有两个PL侧1G以太网接口，接口测试可通过Vivado中添加AMD Tri-Mode Ethernet MAC（TEMAC）IP核实现。TEMAC IP（PG051）是Vivado IP库中的标准以太网MAC核，支持10/100/1000 Mbps速率，通过RGMII接口连接板载PHY芯片。该接口测试可参考官方文档，就不再赘述。
四、总结
本文介绍了开普勒KPL3858评估板上四个以太网接口的架构和测试方法：
· PS 10GbE（SFP28）：Versal ARM PS首次集成的10G以太网硬核，使用GTYP收发器，支持10G/5G/2.5G/1G多速率，通过USXGMII（64B/66B）和SGMII（8B/10B）两套PCS实现，与PCIe/HSDP共享GTYP MUX。测试通过PC 10G网卡直连，iperf3验证吞吐量。
· PS 1GbE（RJ45）：标准GEM控制器，插网线即用，ping测试验证连通。
· PL ETH（×2）：通过Vivado添加Tri-Mode Ethernet MAC IP实现，RGMII接口连接板载PHY芯片。
下一篇预告：开普勒KPL3858（六）PCIe Gen5示例设计和测试，敬请期待。
如果您对Versal Gen2及KPL3858开发板感兴趣，欢迎联系您身边的科通FAE及Sales，也欢迎邮件联系：
simonyang@comtech.cn
charlesxu@comtech.cn