基于sopc的以太网mac控制器设计

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1、４去种成Ａ香ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯ硕±学化论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ餘鴻ｖ＼＼＾／）论文题目基于ＳＯＰＣ的ｇｊｌ太闕ＭＡＣ控制器设汁学科专业微电子学与固体电子学学号２０１３２１０３０３０２作者姓名胡兵指导教师李平教授、■三進＇－ｒ－，独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和

2、致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：束日期：攻如店年王月日＾，论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段

3、保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；采导师签名；坤日：如年日期主月４分类号密级注1UDC学位论文基于SOPC的以太网MAC控制器设计（题名和副题名）胡兵（作者姓名）指导教师李平教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2016.3.15论文答辩日期2016.5.12学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。AResearchofEthernetMACControllerDe

4、signbasedonSOPCAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:HuBingSupervisor:Prof.LiPingSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要随着以太网技术成为最主流的局域网技术，将以太网MAC控制器集成在SOPC上的嵌入式网络设

5、备越来越多的应用在工业控制、汽车电子、日常生活中。自从IEEE802.3协议发布以来，经过30多年的发展，以太网协议不断得到升级完善。目前，40Gbps带宽的以太网MAC控制器已开始逐步应用。以太网协议的核心主要体现在媒体介质访问的控制管理上，协议规定了数据链路层上数据帧的格式，并能兼容不同的物理层介质，因此基于以太网协议实现的MAC控制器得以广泛应用。本文将设计一款符合IEEE802.3协议的以太网MAC控制器，并在FPGA上实现其SOPC集成，可为嵌入式网络开发提供一款基本的硬件平台。本文对以太网协议做了详细的分析，重点介绍了以太网帧结构

6、、CSMA/CD协议、接口通信协议，同时，本文实现了全双工模式下的流量控制功能，能对MAC站点之间的通信进行有效的流量控制。此外，本文介绍了物理层PHY芯片的接口时序并设计了MII模块对其进行配置管理。本文根据MAC控制器的功能特性自顶向下进行架构划分，使每个子模块都有自己的功能，并且模块之间相对独立，减少耦合。然后，本文画出了每个子模块详细的设计架构图。本文基于VMM验证方法学搭建了MAC控制器的验证平台，对顶层以及每个子模块进行了功能仿真，仿真结果与预期一致。本文还为MAC控制器集成设计了一款SOPC系统，该SOPC系统集成了SDRAM控

7、制器、UART、SPI-FLASH控制器等外设，能为MAC控制器的FPGA原型验证提供支持。本文基于SMIC65nm工艺完成了SOPC系统的ASIC实现，主要实现了包括逻辑综合、DFT扫描链插入、时序分析以及布局布线，得到了芯片版图以及GDS数据。最后，基于Xilinx的Atlys开发套件，将集成MAC控制器的SOPC设计代码移植到FPGA上，对基于SOPC的MAC控制器进行原型验证。在原型验证过程中，本文为SOPC系统移植了U-boot系统，并通过MAC控制器加载了Linux操作系统镜像文件，成功验证了MAC控制器的功能。关键词：MAC，以

8、太网协议，SOPC，VMM验证，物理实现IABSTRACTABSTRACTAstheEthernettechnologyhasbecomethemostpopula