基于FPGA实现的以太网控制器的设计

摘  要

随着网络化进程的不断推进，我们正进入一个无处不在的网络时代。与基于传统的RS-485、CAN等网络相比较，以太网更加高速、通用，而且还可以直接与Internet相连接，提供更大范围的远程访问，同时相对于新兴的USB2.0、IEEE1394等总线，以太网技术在传输距离、布线成本以及控制软件的通用性上都有明显的优势。应用以太网的设备都需要MAC控制器来实现其MAC层的功能，而随着EDA技术的不断发展，人们在选用系统设计实现手段时，越来越广泛地使用FPGA，因此基于FPGA实现的以太网控制器(MAC)的设计具有重要的意义。
本文主要阐述了基于FPGA实现的以太网控制器(MAC)的设计与实现。首先，介绍了以太网MAC协议和MAC控制器模型等基础知识。其次阐述了以太网MAC控制器的设计，包括系统设计流程，系统总体设计，系统中发送模块、接收模块、流量控制模块等主要模块的设计思想及其VerilogHDL程序设计。接着阐述了以太网MAC控制器的有关仿真和芯片实现，包括个主要模块的仿真，系统实现芯片的选择，以及系统的逻辑综合适配结果。最后进行了总结讨论，说明了本系统需要提高和完善的地方。
本系统采用自顶向下分析和自底向上的设计方法进行系统结构设计，采用VerilogHDL硬件描述语言进行逻辑描述，采用QuartusⅡ6.0和Modelsim SE 6.0进行作为设计和调试的工具，最后选用Altera公司Cyclone系列中的EP1C4F400C6芯片实现了本系统，仿真结果和逻辑综合结果表明，实现了系统的逻辑功能，系统的最高时钟频率是156.49MHz。

关键词：以太网，MAC控制器，FPGA，VerilogHDL，逻辑综合

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