基于FPGA的以太网接口设计+文献综述(2)
1.1 课题背景
近几年，随着网络的普及，越来越多的网络应用出现在我们周围，如何使各个设备接入网络并充分使用现有网络的功能成为人们所关注的问题。
有需求自然就产生了一系列“解决方案”。目前采用的网络接入方案大多采用MCU、ARM或则其它专门的控制芯片来实现，此外，有的解决方案还基于简单操作系统，这样能够应对复杂的网络环境，但其实现代价也相应的增加不少。
为了解决在简单网络环境下实现较为简易的网络接口，本文提出了基于FPGA的以太网接口设计的方案。此方法与传统方法相比更具扩展性与灵活性，从而低成本，高效，快速的实现了以太网接入。
1.2 论文的主要工作与章节介绍
本次设计通过FPGA控制LAN91C111完成对以太网接口的的功能，其中主要的数据链路层数据由FPGA控制LAN91C111来接收发送，而实现部分的部分网络协议则是通过FPGA来完成。这样实现的网络接口具有很高的灵活性和可更改性，而且FPGA中的各个分协议模块也能进行很好地模块化。
本文主要分为吹冰个部分
第一部分主要介绍论文所基于的背景、大致内容和组织情况。
第二部分介绍一般的嵌入式设备的网络接口实现和此设计网络接口实现思路，并简单介绍本次设计方案。
第三部分 说明需要实现的网络协议。
第三部分定制SOPC软核，配置控制LAN91C111芯片的FPGA，实现各个网络协议的发送与接收。
第五部分设计顶端电路。
第吹冰部分 测试结果与分析。
2 以太网技术介绍
纵观计算机网络的发展历程，以太网从 70 年代发展到现在，可以当之无愧的说是众多网络技术中影响力最为深远的一种局域网技术。伴随计算机通信技术的迅猛发展，以太网技术不断创新，不断开发出新的功能，并逐步成为世界上最流行的网络技术。
2.1 以太网通信概述
要了解以太网通信，首先要理解OSI参考模型。IEEE802.3在制定时突出的一个基本思想是对系统进行逻辑划分，研究各层之间如何通信。我们知道，150组织将网络按其功能划分为7个功能层，每层都完成一个特定功能。图为IEEESO2.3LAN体系结构模型。
(一)物理层
物理层的主要功能:
l)为数据端设备提供传送数据的通路。数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据和终止物理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
图2.1 OSI模型
2)传输数据。物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是保证数据能在其上正确通过，二是提供足够的带宽(即:每秒能通过的比特数)，减少信道拥塞。传输数据的方式满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要;
3)完成物理层的一些管理工作。
(二)链路层
链路层为网络层的数据传送服务，依靠自身的功能实现。链路层应具备以下功能:
l)链路连接的建立、拆除和分离;
2)帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧，根据不同的协议，帧的长短和界面也有差别，但必须对帧进行定界;
3)顺序控制。对帧的收发顺序进行控制;
4)差错检测和恢复、链路标识和流量控制等。差错检测多用方阵码和循环码校验来检测信道数据的误码，帧丢失等用序号检测。各种错误的恢复则靠反馈重发技术完成。
数据链路层将本质上不可靠的传输媒体变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3协议中，数据链路层分为两个子层，即:逻辑链路控制和媒体访问控制。本次设计的以太网控制器主要工作于数据链路层，所以，在此不对网络层，传输层，会话层，表示层和应用层进行论述。