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计算机和通信技术的迅猛发展,刺激着各个领域的进步,特别是航空领域。少量的信息采集、记录和显示已经无法满足机载数据采集系统的需求,正往大量实时信号的记录、处理、存储和传输方向发展。在机载采集系统上安装着大量的传感器,这些传感器能采集飞机飞行过程的环境信息,包括飞行高度、气流压力、温度、风向等。这些飞行环境经过传感器输出为数字电平,电平经过采样、量化、编码等步骤,以码元的形式通过以太网实时传输送入计算机进行处理、分析、存储和显示。作为数据采集系统的核心,微处理器一般都提供以太网接口,当大量采集数据到来时,其处理任务和网络传输之间的矛盾就越发突出。在本文,大量模拟信号的实时传输,需要处理器的不断运转,考虑到减少处理器的运算压力、对采集系统FPGA资源的合理使用和飞行环境对机载设备体积、功耗等方面提出的严格要求,以嵌入式以太网为基础,提出了基于FPGA的嵌入式以太网接口设计的方案。论文主要工作如下:1、本文基于FPGA的高性价比、应用广泛和可灵活编程的特点,采用了软硬件协同编程的方式完成设计。以Altera公司的CycloneIII系列为平台,搭建了以软核处理器NiosII为核心包含多种外设的可编程片上系统(SoPC),其中最主要的外设是以太网的核心媒体接入控制器(MAC)。利用Altera公司的三速以太网(TSE)IP核,在FPGA内实现以太网MAC协议,并提供了标准介质独立接口(MII)。该接口与扩展的物理(PHY)芯片相连,完成网络传输的底层设计。PHY芯片DP83640,该芯片体积小、功耗低但功能强大,并提供了精简介质独立接口(RMII)。2、网络接口设计位于网络通信的最底层,为了实现完整的以太网通信,在软件设计中,完成了三速以太网MAC和DP83640的驱动设计,并系统的移植了轻量级TCP/IP协议栈——Lwip,为了减少内存占用,本文是移植无操作系统Lwip,并根据协议栈实现了UDP的数据传输,并提供了上层应用程序调用的接口(API)。基于FPGA的嵌入式以太网接口设计从机载数据采集环境需求出发,充分利用了FPGA的高速、实时、可编程特性,经过测试,网络传输性能达到了系统指标要求。