基于FPGA的千兆以太网设计.doc

ABSTRACT
摘要
摘要
随着信息技术的快速发展，以太网嵌入式设备的应用越来越广泛。为了让以太网各设备之间能公平有效地共享通信媒介，对以太网MAC层数据处理系统的研究显得尤为重要。
为此,本文首先分析了以太网及其相关协议的基本内涵,解剖了以太网MAC层通信机制、帧的特性与格式、PHY接口协议、ARP协议以及I2C协议。同时通过对FPGA芯片的了解，确定了基于88E1111芯片和XC3S400FPGA芯片相结合的系统设计方案，支持1000Base-T标准以太网的接入,完成了系统的硬件电路设计。系统设计中，88E1111完成PHY层数据的处理，FPGA则完成MAC层数据的处理,主要包含接收MAC数据帧的校验和解封、待发送数据帧的封装、MAC地址滤波、IP数据包的提取、ARP地址映射等，是系统的核心.在FPGA设计中,遵循自上而下的设计思想，对顶层模块以及PHY接口、MAC核心处理、用户配置、用户数据各功能子模块依次进行设计。
关键词：以太网MAC层FPGA
ABSTRACT
WiththerapiddevelopmentofIT，theembeddeddevicesofaccessingtoEthernetareusedmoreandmorewidely。Inordertomakeeachdeviceenjoyafairandeffectivesharedcommunicationsmedium，itisparticularlyimportanttoresearchthedataprocessingsystemoftheEthernetMAClayer。
Tothisend，itisfirstlydonetoanalyzethebasicconnotationofEthernetandtherelatedagreements,andtodissectthecommunicationmechanismsoftheEthernetMAClayer，thecharacteristicsandformatoftheframe，thePHYinterfaceprotocol,theARPprotocol，I2Cprotocolinthepaper。AccordingtothecharacteristicsandworkingprincipleoftheFPGAchip，thesystemdesign,whichsupportstheaccessingofthe1000Base—TEthernet,isdeterminedbasedonthecombinationofthe88E1111PHYchipandXC3S400-4fg456CFPGAchipofXilinx。ThenthehardwarecircuitdesignisaccomplishedbytheCadencedevelopmenttool。Inthissystem,88E1111andFPGArespectivelycompletesthedataprocessingofPHYlayerandthedataprocessingoftheMAClayer,whichmainlyconsistsofthecalibrationanddearchiveofthereceivingdataframes，theencapsulationofthedataframes，theMACaddressfiltering，theextractionoftheIPpacket，TheARPaddressmapping,andsoon。SoFPGAisthecoreofthesystem.Followingthetop—downdesignconception，thedesignofFPGAsuccessivelyincludesthetop—levelmodule，andthesubmoduleofthePHYinterface，theMACcoreprocessing,theuserconfiguration，theuserdatainterface。
Keywords:EthernettheMAClayerFPGAPAGE\*MERGEFORMATii 目录
目录 PAGE\*MERGEFORMATi
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HYPERLINK\l”_Toc390040234”第一章绪论PAGEREF_Toc390040234\h1
HYPERLINK\l”_Toc390040235"1。1研究背景及意义PAGEREF_Toc390040235\h1
HYPERLINK\l"_Toc390040236”1.2国内外研究现状P