基于FPGA的以太网逻辑链路控制功能的设计与实现

论文摘要

随着通信技术的发展,人们对通信服务质量的要求日益提高。同时,大气激光通信技术由于其单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低、安装快等优点,越来越多地被人们应用于工程和实践中。然而,大气信道具有较大的衰减且随机变化量大,这些都使激光通信会有较高的误码率。但传统的以太网只具备检错功能而不具备差错控制功能,显然,传统的以太网传输方式不能满足大气激光通信的要求。本文针对这一问题,提出了为传统以太网增加差错控制功能的具体实现方案。在介绍了以太网逻辑链路控制功能的提出背景后,论文详细论述了该方案所涉及的传统以太网技术、HDLC协议、LLC子层及ARQ自动请求重发协议并给出了实现链路层差错控制功能的总体设计方案；然后,给出了本方案的详细模块划分以及各模块功能,重点介绍了关键模块的具体FPGA实现以及时序仿真验证分析,包括了差错控制功能模块,接收处理模块,发送处理模块,队列管理等关键模块；最后通过板级验证表明设计方案合理,工作稳定,达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线激光以太网技术简介
• 1.3 设计目标
• 1.4 论文的工作及内容安排
• 第二章 差错控制相关技术介绍
• 2.1 以太网技术
• 2.1.1 以太网传输现状
• 2.1.2 以太网的帧结构
• 2.1.3 无效的帧格式
• 2.2 HDLC协议
• 2.2.1 HDLC的操作方式
• 2.2.2 HDLC的数据传输过程
• 2.3 逻辑链路控制LLC
• 2.3.1 LLC子层的功能
• 2.3.2 LLC的帧结构
• 2.4 自动请求重发机制（ARQ）
• 第三章 以太网逻辑链路控制功能的总体设计
• 3.1 以太网逻辑链路控制功能的工作原理
• 3.2 以太网逻辑链路控制功能的设计方案
• 3.2.1 功能结构
• 3.2.2 硬件组成
• 第四章 以太网逻辑链路控制功能关键模块的设计实现
• 4.1 以太网逻辑链路控制功能的FPGA功能模块划分
• 4.1.1 MAC接口
• 4.1.2 以太网接收处理模块
• 4.1.3 以太网发送处理模块
• 4.1.4 LLC接收处理模块
• 4.1.5 LLC发送处理模块
• 4.1.6 调度器0及队列管理模块
• 4.1.7 调度器1和队列管理
• 4.1.8 LLC管理模块
• 4.2 以太网逻辑链路控制功能关键模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.1 MAC核的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.2 以太网接收处理模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.3 以太网发送处理模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.4 LLC接收处理模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.5 LLC发送处理模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.6 调度器0及队列管理模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.7 调度器1及队列管理模块的FPGA实现及时序仿真
• 4.2.8 LLC管理模块的FPGA实现及时序仿真
• 第五章 板级验证
• 5.1 测试环境
• 5.2 MAC接口内部回环测试
• 5.3 无误码率条件下传输测试
• 5.4 有误码率条件下传输测试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献