基于千兆以太網(wǎng)的高速數據傳輸系統設計

摘要：介紹了千兆以太網(wǎng)接口以及TCP／IP協(xié)議，提出了幾種設計方案，講述了一種使用FPGA和MAC軟核建立千兆以太網(wǎng)的方法。實(shí)驗證明，這種方法穩定性好、傳輸帶寬高、額外成本低，適用于大多數高速數據傳輸系統，是一種成本低、性能優(yōu)越、可靠性高的高速數據傳輸系統設計方案。
關(guān)鍵詞：千兆以太網(wǎng)；高速數據傳輸；FPGA

隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，高速數據傳輸在現代電子系統中起著(zhù)重要的作用。普通計算機的接口有USB接口、以太網(wǎng)接口，串口等。在速度方面，以太網(wǎng)接口和USB接口速度相對較高，而串口傳輸速度較慢，難以實(shí)現高速數據傳輸。其中USB2．0最高傳輸速度為480 Mb／s，快速以太網(wǎng)為100 Mb／s，千兆以太網(wǎng)為1 000 Mb／s。此外，光纖接口和PCIe接口傳輸速度也較高，但難以與普通計算機互連。因此千兆以太網(wǎng)技術(shù)是電路系統與計算機進(jìn)行高速數據傳輸的必然趨勢。千兆以太網(wǎng)兼容原以太網(wǎng)標準所規定的全部技術(shù)規范，包括CSMA／CD協(xié)議，全雙工以及流量控制協(xié)議等。

1 TCP／IP協(xié)議分析
目前網(wǎng)絡(luò )協(xié)議使用的是TCP／IP協(xié)議，TCP／IP體系將網(wǎng)絡(luò )分為應用層、運輸層、網(wǎng)絡(luò )層以及數據鏈路層，如圖1所示，每一層分別負責不同的通信功能。