《802.3快速以太网MAC层研究及其在FPGA的实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《802.3快速以太网MAC层研究及其在FPGA的实现（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子科技大学硕士学位论文802.3快速以太网MAC层研究及其在FPGA的实现姓名：许俊申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：林水生20050523电子科技大学碗L 学位论文摘要本文主要阐述基于F P G A 对I E E E S 0 2 3 快速以太网M A C 层功能的实现。首先介绍了以太网协议以及快速以太网接入无源光网E P O N 的原理，然后重点阐述了M A C 层的F P G A 设计、仿真及测试。先总体介绍了对整个M A C 系统的内部结构、模块划分，再对各个模块的设计进行了详细的描述，接着介绍了开发环境和验证工具，之后给出了测试方案，验证数据、实现结果及时序仿真波形图。
2、本文对M A C 层中的主要功能模块，诸如发送模块，接收模块，M A C 控制模块以及与物理层和主机( m c u ) 的接口以及C R C 、C S M A C D 、H A S H 表等算法基于F P G A 及硬件描述语言的解决方法。设计选用硬件描述语言V e r i l o g H D L ，在开发工具Q u a r t u s I l 4 0 中完成软核的综合、布局布线、汇编，在Q u a r t u s l l 4 ，0 和M o d e l s i m 中进行时序仿真验证，最终下载到A l t e r a 公司的C y c l o n eE d i t i o n 开发板中进行测
3、试验证。对设计的验证采取的是由罩及外的方式，先对系统主模块的功能进行验证，在模拟外部器件对设计的接口进行验证。验证流程是功能仿真、时序仿真、板级调试，最终通过了系统测试，验证了该设计的功能。在系统方案设计过程中，对模块如何合理划分及各个模块之间如何协同工作做了仔细的推敲，按照自上而下的设计方法将各个模块逐一细化，各模块之间通过端口信号通信进行连接，模块内部则由状态机控制时序。在代码架构时，尽量考虑硬件的实现方式，充分考虑F P G A 芯片内部资源的合理开销及V e r i l o g语言的可并发执行的设计理念，力求做到面积小而速度块，以满足产品成本、性能和实用性的要求。最后是对下一步将设计的
4、M A CI P 应用于E P O N 的M A C 层协议进行了研究分析，通过数学推导和实例给出了M P C P 的D B A 算法，并讨论了在M A C核中添加M P C P 协议的实现方法。关键词：以太网，M A C 层，E P O N ，V e r i l o g ，F P G A生王型塾叁兰堡! 兰些堕兰一A b s tr a c tT h ei m p l e m e n t a t i o no fI E E E 8 0 2 3 xM A C ( M e d i aA c c e s sC o n t r 0 1 ) f u n c t i o ni sd e s i g n e
5、 db a s e do nA l t e r a sF P G Ai nt h i sd i s s e r t a t i o n V e r i l o g H D Li su s e df o rt h i sp r o j e c t T h eI Pc o r e ss y n t h e s i s ，p l a c er o u t ea n da s s e m b l ew a sb a s e do nd e v e l o pt o o lQ u a r t u s l l 4 0 T h et i m i n gs i m u l a t i o nw a sb a
6、s e d0 1 2M o d e l s i m A tl a s t ，d e s i g nm o d u l ei sd o w n l o a d e di nd e v e l o pk i tu p I o nw h i c hr e a l t i m es i m u l a t i o nw a sd o n et oa n a l y s et h ew a v e f o r mw i t hA g i l e n t sA n a l y z e r16 7 3 G 皿ep r o t o c o lo fE t h e m e ta n dt h e o r i e
7、 sa b o u tt h eP O N ( P a s s i v eO p t i c a lN e t w o r k )o v e rE h t e m e ti si n t r o d u c e df i r s t l y T h e nt h em a s t e rp l a n ，i n c l u d i n gt h ea r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e m ，t h em o d u l ed i v i d i n g ，t h ed e s i g nm e t h o da n dt h ec o d i n g
8、s t y l ei se x p a t i a t e d A f t e rt h a t ，t h ed e t a i lo fe a c hm o d u l ew i t ht e s t i n gd a t ar e s u l t sa n dt h et i m i n gs i m u l a t i o nw a v e f o r mi sg i v e no u t ，S o l u t i o n st ot h ek e yf u n c t i o n a lm o d u l e so fM A Cl a y e ra r eg i v e nb a s
9、e do nF P G Aa n dH D Li nt h i sd i s s e r t a t i o n ，s u c ha sR xm o d u l e ，T xm o d u l e ，M A C c o n t r o la n di n t e r f a c eb e t w e e nP H Y ，M A Ca n dh o s t ，a r i t h m e t i cf o rC R C ，C S M A C Da n dH A S HT a b l e m o d e lo fc y c l er e q u e s ta r g o r i t h ma sw
10、e l l W ed e s i g n i n gt h es y s t e m i ti sv e r yi m p o r t a n tt h a th o wt od i v i d ea n dd e f i n ee a c hm o d u l ea n dh o wt oc o o r d i n a t ea n di n t e r c o n n e e tt h e s em o d u l e s M e t h o do fT o p - d o w na r ea t s oa p p l yt od e s i g n A sf o rt h ei n t
11、e r c o n n e c t i o no fe a c hm o d u l e t h ei n t e r f a c es i g n a li sd e f i n e dt oc o m m u n i c a t eb e t w e e nt h e m ，a n dt h ei n t e r n a lt i m i n go ft h em o d u l ei sc o n t r o l1e db ys t a t e sm a c h i n e W h e nc o n s t r u c t i n gt h ec o d e ，i ts h o u l
12、db ea t t e n t i o nt oh a r d w a r er e s o u r c es p e n d i n ga n dc o n c u r r e n te x e c u t a b l ea b i l i t yo ft h eV e f i l o gL a n g u a g et om a k et h ed e s i g nc l o s et ot h eh a r d w a r ew o r k h i gw a y s oi tc o u l dm a t c hah i g hs p e e dw i t hal o wh a r d
13、w a r es p e n d i n gt os a t i s f yt h ed e m a n do ft h ec o s t ，p e r f o r m a n c ea n dp r a c t i c a b i l i t y F i n a l l yt h et h e o r yo f t h eM P C P ( M u l t i p l e xP o i n tC o n t r o lP r o t o c 0 1 ) i nE P O N si sa l s or e a s e r c h e d I tg i v em a t h e m a t i
14、c sd e d u c ea n de x a m p l ef o rD B A ( D y n a m i cB a n d w i d t hA l l o c a t i o n ) ，d i c u s s et h em e t h o dt or e a l i z ea d d i n gi tt o8 0 2 3M A Cl a y e r K e yw o r d s ：E t h e m e t ，M A Cl a y e r ，E P O N ，V e r i l o gH D L ，F P G A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
15、得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，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己在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：近也日期：2 。r 年f 月哆日关于论文使用授权的说明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门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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在
16、解密后应遵守此规定)签名：盘匙导师签名：兰巡日期：2 9 玎年f 月上5 日生王型丝查兰堡土堂些兰塞一一第一章引言1 1 项目背景及研究意义在计算机网络发展历程中，以太网可以悦是众多网络技术中最具影响力的一种。以太网技术不但随着通信和计算机技术不断发展，而且还对新的网络技术产生着非常重要的影响。无论是在i n t r a n e t 还在接入网，以太网都在或者将成为应用场合最多、应用范围最广的网络技术。近年来接入网领域不断高速发展，竞争激烈，多种新型业务的出现以及对网络服务质量的更高要求，为满足这些业务要求而发展起来的新技术，在需求与技术两者中相互促进和发展。以太网接入正在由工作组场合大举进入住宅、小区等场合，让家庭用户享受高性价比的德、丰富多彩的互联网应用。接入网的发展是近年来通信网络建设上最为重要的网络升级，而基于以太网接入技术和光纤传输相结合的接入方式必将成为其中极其重要的一个分支。E P O N 已经成为接入网的热点f 2 】，其中M A C 层协议的研究实现是其中的重点。以传统的8 0 2 3 x 协议的M A C 核为核心，进步到E P O N 的M A C 层，添加了点到
