【摘 要】
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自上个世纪70年代诞生以来,伴随着互联网技术的飞速发展,以太网技术也在飞速的发展。如今以太网发展已经从单纯的提升传输速度发展为面向应用场景的以太网设备设计,目前各种速率的以太网设备仍有巨大的应用市场。以太网芯片设计主要包括MAC和PHY两部分,目前国内对以太网芯片的研究主要在数据链路层,而对于以太网PHY芯片的研究较少。以太网物理层收发器市场仍被国外企业垄断,面对目前美国对我国半导体行业制裁,芯片
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自上个世纪70年代诞生以来,伴随着互联网技术的飞速发展,以太网技术也在飞速的发展。如今以太网发展已经从单纯的提升传输速度发展为面向应用场景的以太网设备设计,目前各种速率的以太网设备仍有巨大的应用市场。以太网芯片设计主要包括MAC和PHY两部分,目前国内对以太网芯片的研究主要在数据链路层,而对于以太网PHY芯片的研究较少。以太网物理层收发器市场仍被国外企业垄断,面对目前美国对我国半导体行业制裁,芯片国产化势在必行的形势下,对以太网物理层的研究具有重要意义。本文首先对IEEE802.3中关于10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T物理层相关内容进行了深入的研究,总结了三种速率下各个子层的功能和工作方式,并以此为基础完成对10/100/1000三速以太网物理层芯片的整体架构进行设计,并根据IEEE802.3中相关的层次结构,对整体架构也按照层次进行划分并分别进行功能和模块设计。同时本文重点关注10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T中以太网物理层相关的编解码技术,在对不同速率下的编解码技术及算法进行研究对比之后,使用Verilog HDL对具体模块进行设计,实现包括扰码和解扰部分的关键电路。在1000BASE-T中的维特比解码模块,对于幸存路径存储单元的设计本文采用了一种“一输入三输出”的回溯法结构,解决了寄存器交换法功耗较大、结构复杂以及传统回溯法解码速度较慢的缺点。同时本文在进行RTL设计之后,对所实现的电路进行了对各个具体模块的功能验证,以仿真波形的形式说明设计的可行性与正确性。
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