【摘 要】
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万兆以太网具备传输速率高、兼容性高等优势。随着网络技术的不断发展,万兆以太网各方面成本大幅降低,应用范围也逐步扩大。在万兆网络条件下,使用FPGA实现全硬件协议栈可以
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万兆以太网具备传输速率高、兼容性高等优势。随着网络技术的不断发展,万兆以太网各方面成本大幅降低,应用范围也逐步扩大。在万兆网络条件下,使用FPGA实现全硬件协议栈可以节约硬件成本,适用于不同情况的网络环境中,令系统的执行效率更高。本文首先介绍了万兆以太网的技术应用,并总结了国内外相关研究的前沿方向。面对万兆以太网广阔的应用前景,设计了基于FPGA的万兆以太网数据分发平台。接下来阐述了UDP、ARP、IGMP等网络协议栈的内容及网络协议栈的硬件实现原理,采用外部物理层芯片,提供了一种FPGA实现硬件协议栈的解决方案,本文的重点也在使用VHDL编程语言在FPGA上进行硬件代码设计。随后对数据分发平台的系统进行概述,阐述了系统的运行流程和系统规模,并详细说明了系统各模块的具体功能及实现方法。采用适用于万兆网络数据收发的验证平台,验证了数据分发平台对UDP、ARP、IGMP协议的支持情况。并对系统进行了配置下载、数据分拣打包、状态上报等功能的验证及接收、发送性能的测试。综上,本文设计了基于FPGA的万兆以太网数据分发平台,支持UDP、ARP、IGMP等网络协议;具备接收、分拣、打包、发送等数据分发功能;使用了上位机配置软件,可使用上位机对FPGA进行远程配置;FPGA可实时反馈运行状态;在实际测试中系统能够达到6000Mbps及以上的传输速率,满足万兆以太网高速传输的性能要求。
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