通信工程毕业设计（论文）-基于fgpa的万兆以太网驱动实现

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1、基于FGPA的万兆以太网驱动实现学生：学号：指导老师：专业：通信工程完成年月：2012年06月76目录摘要4Abstract5第一章研究背景6第二章研究现状与研究内容72.1研究现状72.2研究内容9第三章系统原理113.1SFP光模块113.2SFI总线133.3AEL2005万兆以太网芯片173.3.1AEL2005的介绍173.3.2AEL2005的应用173.3.3AEL2005功能介绍183.3.4片上微型控制器193.3.5时钟模式213.4XGMII万兆以太网接口243.4.1MII接口243.4.2GMII接口253.4.3SGMII与XGMII接口263.5

2、MDIO总线273.6Wishbone总线283.6.1背景介绍283.6.2Wishbone总线的整体结构293.6.3Wishbone的信号30第四章FPGA设计平台344.1FPGA的概述344.2FPGA发展背景34764.3FPGA的基本特点354.4FPGA的应用364.5Xilinx公司ISE10.1软件介绍37第五章万兆以太网驱动设计405.1XAUIIP设计405.1.1XAUIIP介绍405.1.2XilinxXAUIIP生成445.2MDIO接口设计455.2.1MDIO接口框图455.2.2Wishbone接口信号定义465.2.3MDIO接口定义（外

3、部接口）475.2.4MDIO内部寄存器定义475.2.5MDIO访问方式495.2.6MDIO接口工作流程505.3AEL2005驱动编写515.3.1AEL2005芯片MDIO初始化515.3.2AEL2005控制逻辑54第六章实验结果仿真与测试576.1MDIO接口仿真576.1.1编写testbench文件576.1.2MDIO寄存器操作时序576.2ChipScope数据收发测试59第七章总结与展望617.1本文总结617.2研究展望61致谢63参考文献64附录65附录一文献翻译6576英文原文65中文翻译7276摘要自从世界上最早的计算机与1946年诞生于美国宾夕

4、法尼亚大学，至今已有65年的历史。伴随着电脑行业蓬勃发展的是对于网络需求的迅猛增长，网络的概念应运而生，而以太网则是网络运用的重中之重。以太网包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3。随着计算机数量的逐年增长，以及网络应用服务的不断多样化，用户对于网络带宽的需求不断地提高。早期的标准以太网和所谓的快速以太网早已不能满足用户对于网络带宽的要求。因此，我们需要拥有更高数据传送能力的网络来满足与日俱增的用户需求，万兆以太网技术就是解决这个难题的网络技术。万

5、兆以太网提供了更加丰富的带宽和处理能力，能够有效地节约用户在链路上的投资，并保持以太网一贯的兼容性、简单易用和升级容易的特点。由于万兆以太网是网络发展的必然的发展方向，所以对于万兆以太网络的研究是必不可少的。为了改善信号的传输能力以及加大信道的信道容量，所以在整个实验系统中首先使用了SFP光模块，为了对光模块转换过来的数字信号进行处理接着又使用了AEL2005这样一块支持万兆传输的以太网芯片进行一系列的数字编码。为了向MAC（MediaAccessControl）传送数据，我们在MAC这一端使用了XGMII这样的一个10Gb独立于媒体的接口。然而为了使AEL2005这块万兆以

6、太网芯片可以正常的运行，就必须要对它进行必要的初始化设置和一些控制。为了达到对AEL2005的有效初始化和控制，系统中使用了MDIO（ManagementDataInputOutput）管理数据输入输出这样的一种控制信号。系统实现的方法是使用了FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列。在后期的实验成果验证的过程中，实验对FPGA代码进行了仿真，以及对整个系统进行了包收发的效率测试。通过对于系统整体的测试，基本实现了万兆以太网的驱动。关键词：万兆以太网、FPGA、MDIO控制数据输入输出、驱动76AbstractEtherneti

7、salocal-areanetwork(LAN)architecturedevelopedbyXeroxCorporationincooperationwithDECandIntelin1976.Ethernetusesabusorstartopologyandsupportsdatatransferratesof10Mbps.TheEthernetspecificationservedasthebasisfortheIEEE802.3standard,whichspecifiesthephysical