基于FPGA千兆以太网测试系统的研究与实现

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1、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和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼工些太堂或其他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了谢意。学位论文作者签名：储敏签字日期：洲睁，月朋学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞洼王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：印锄孜刷磁名．王哮签字日期：≥口／≯年，月／D日签字日期：击口J爷￡月rD日学位论文的主要创新点一、本文依据RFC2544测试标准，提出一种新型的基于FPGA的千兆以太网检测分析系统的实现方案，完成了数据环回、存储控制以及CRC．32并行操作检验的处理。二、本文利用FPGA内嵌NiosII软核处理器以及SOPC技术构建嵌入式网络硬件平台，对数据帧解封、传输、参数统计进行控制。摘要随着10／100M／1000Mbit／s的以太网技术的飞速发展，以太网己成为局域网事实上的标准，并且在接入网、广域网等领域也得

3、到广泛应用。千兆以太网标准推出后，相应的千兆以太网设备成了半导体芯片厂商、通信设备厂商研制的重点。而在人们对信息网络依赖程度越来越高的今天，针对网络使用过程中的性能分析和连通性验证变得愈加重要，并且在日常的运行与维护过程中，同样需要对网络的运行状况进行实时的监测与排除故障。因此，以太网性能测试的重要性引起了越来越多人的关注，而设计出能够具有高可靠性、高可用性和实时性的以太网测试系统的需求也变得非常迫切了。本文主要论述了在千兆以太网传输网络中针对网络互连设备性能测试系统的研究与设计。首先介绍了千兆以太网理论基础和RFC2544相关的测试标准和测试条件，同时对千兆以太网检测实现技术上进行全面

4、的分析，并根据RFC2544国际测试标准中针对网络测试参数的技术要求，设计了一种高性能、高集成化的以FPGA为主控单元的千兆以太网帧传输、拆封包、协议解析、参数统计、数据环回等功能的RFC2544单机测试模式的硬件开发平台。硬件上主要采用千兆以太网PHY芯片88E1111和主控芯片FPGA，其中，88E1111PHY芯片实现在物理层以太网传输协议，完成数据在物理层的编解码和收发功能，实现使数据转换成标准MAC帧送至FPGA。FPGA完成MAC帧的收发和处理，同时在FPGA的逻辑上实现NiosII嵌入式系统并利用QuartusII中SOPCBuilder灵活定制了NiosII软核作为系统C

5、PU，同时内嵌了实时内核laC／OS．II构造为操作系统，完成对整个千兆以太网数据传输、环回、解析、性能指标统计以及后端数据传输的控制。整个设计以Altera公司CycloneII系列FPGA芯片为核心设计硬件平台，以QuartusII和SOPCNiosIIIDE为软件开发平台，利用VerilogHDL语言实现整个系统的设计。并且通过QuartusII自带仿真器进行仿真验证，仿真结果表明整个系统的搭建符合设计标准，具有一定的理论性和实用性。关键词：千兆以太网；MAC层；RFC2544；FPGA；NiosII软核ABSTPACTWiththerapiddevelopmentofEthern

6、ettechnologyof10／100M／1000Mbit／s，EthernethasbecomethedefactostandardonaLANandbeenusedinaccessnetwork，WAN，etc．AftertheintroductionoftheGigabitEthernetstandard，thecorrespondingGigabitEthemetdeviceshasbecomethedevelopfocusofsemiconductorchipmanufacturesandcommunicationsequipmentmanufacturers．Whilepe

7、oplearebecomingmoreandmoredependentoninformationnetworktoday,itbecomesmoreimportantfortheperformanceanalysisandtheconnectivityverificationintheprocessofthenetworktouse，andinthedailyoperationandtheprocessofmaintenance，a