基于千兆以太網的高速數據傳輸系統設計

摘要：介紹了千兆以太網接口以及TCP／IP協議，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的方法。實驗證明，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、性能優越、可靠性高的高速數據傳輸系統設計方案。
關鍵詞：千兆以太網；高速數據傳輸；FPGA

隨著電子技術的發展，高速數據傳輸在現代電子系統中起著重要的作用。普通計算機的接口有USB接口、以太網接口，串口等。在速度方面，以太網接口和USB接口速度相對較高，而串口傳輸速度較慢，難以實現高速數據傳輸。其中USB2．0最高傳輸速度為480 Mb／s，快速以太網為100 Mb／s，千兆以太網為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。因此千兆以太網技術是電路系統與計算機進行高速數據傳輸的必然趨勢。千兆以太網兼容原以太網標準所規定的全部技術規范，包括CSMA／CD協議，全雙工以及流量控制協議等。

1 TCP／IP協議分析
目前網絡協議使用的是TCP／IP協議，TCP／IP體系將網絡分為應用層、運輸層、網絡層以及數據鏈路層，如圖1所示，每一層分別負責不同的通信功能。