基于千兆以太網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)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(yàn)證明，這種方法穩(wěn)定性好、傳輸帶寬高、額外成本低，適用于大多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，是一種成本低、性能優(yōu)越、可靠性高的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：千兆以太網(wǎng)；高速數(shù)據(jù)傳輸；FPGA

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，高速數(shù)據(jù)傳輸在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中起著重要的作用。普通計(jì)算機(jī)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(xiàn)高速數(shù)據(jù)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(jì)算機(jī)互連。因此千兆以太網(wǎng)技術(shù)是電路系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋厝悔厔?。千兆以太網(wǎng)兼容原以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的全部技術(shù)規(guī)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(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層以及數(shù)據(jù)鏈路層，如圖1所示，每一層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能。