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基于FPGA实现的以太网控制器的设计


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【内容概述】

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