综合性能优势明显的ATM技术曾在通信网中获得广泛应用,现今仍应用于空间通信和无线网等特殊领域。依托于《10Gbps大容量ATM交换原型样机》项目,论文重点研究具有AAL5功能的大容量ATM交换机的设计方案和AAL5协议接收方向功能的FPGA实现。该AAL5的FPGA实现方案与现有的实现方案相比,具有较高数据处理速率,且通过FPGA可实现较强的可移植性和可扩展性。在简述ATM基本理论、交换结构以及AAL5协议原理的基础上,论文研究了基于FPGA实现的具有AAL5功能的大容量ATM交换样机的总体设计方案,阐述了信元预处理、信元交换和AAL5等主要模块的具体功能。重点研究的AAL5接收方向FPGA设计和实现的模块包括内部信道号ICN映射、信元分类处理、接收位宽变换、缓存写入控制、信元重组处理、CRC处理和PoS L3接口控制等；完成了上述模块的功能分析、VHDL编程和仿真验证,以及整个AAL5接收方向处理的仿真验证。论文的另一项主要工作是研究交换模块的功能增强与改进,探讨了原理样机的测试过程、测试方法、测试结果以及调试中遇到的问题和解决方法。测试结果表明样机达到了设计要求,论文为研制基于FPGA实现的具有AAL5功能的大容量ATM交换机建立了技术基础。