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随着网络技术的不断发展,千兆以太网接口具有高可靠性、低成本、高速率等特点,且作为多数电子系统的最终控制端口而显得越来越重要。而SOPC(可编程片上系统)技术具有可裁剪、易移植、体积小、拓展性强、软硬件协调编程的特点,相比传统的千兆以太网方案,基于SOPC的千兆以太网在性能、灵活性、应用接口通用性上达到了良好的平衡,因而在网络数据传输、高速接口数据交换平台中具备较高的应用价值。本文采用FPGA平台的SOPC方案,搭设了灵活可编程的千兆以太网控制器软硬件平台,实现了较高速的网络传输。并且,给出了某雷达信息通过基于SOPC千兆以太网传输的应用实现方案。主要的研究内容包括:(1)本文论述了SOPC及NiosII软核处理器的特点及设计流程,并且给出了千兆以太网控制器的硬件系统平台。完成了千兆以太网PHY芯片外围电路设计,实现了三速以太网MAC核与PHY芯片在1000/100/10M模式下的接口设计。最后,搭建了NiosII基本系统及SGDMA传输模块,同时分析了其控制机制、传输时序。(2)介绍了基于SOPC千兆以太网控制器的软件框架,同时研究了硬件抽象层开发、MAC核及SGDMA传输驱动程序。随后,对μC/OS-II操作系统进行了移植并实现了基于NicheStack TCP/IP嵌入式协议栈的Socket网络通信编程。(3)对主要模块的接口时序进行验证,结果表明传输时序、协议栈编解码正确,系统功能正常。而且,网络速率测试实验表明:在200 MHz主频下,有效载荷为1472字节,传输性能可达到184 Mb/s。此外,在设计的基于自定义UDP/IP协议栈的单线程测试程序中,网络传输性能达到了358.2 Mb/s;而对于无UDP校验和计算的测试程序,传输性能接近千兆以太网传输极限。(4)设计了光纤收发自定义模块,完成光纤数据的缓存、编解码、传输。最后,为了实现千兆以太网与高速光纤等接口的数据交换系统应用,设计了基于μC/OS-II设计了多任务应用软件程序,完成了数据交换的功能,达到了预期的效果。