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基于FPGA的千兆以太网设计【实用文档】doc
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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：EtherneｔthｅMＡClａyerFＰＧA

目录
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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PAGEREＦ＿Toｃ3900４0236\h2
HYPEＲＬINＫ\l"_Ｔoｃ39004