58中国科技论文在线SciencepaperOnline第5卷第1期2010年1月基于Aurora的MAC层帧结构的设计与实现侯春雷，唐碧华，胡鹤飞，袁东明（北京邮电大学电子工程学院，北京100876）摘要：提出了一种在特定链路误比特率下媒体访问控制(MAC)层帧结构的设计和实现方法。在MAC帧的设计过程中，通过Matlab仿真确定了帧长度，并对MAC帧中的各字段进行了分析；而MAC帧的具体实现是以Xilinx公司的FPGA芯片XC5VFX70T为基础，结合XilinxAurora链路层协议来完成的，并使用在线逻辑分析仪Chipscope对FPGA内部信号进行观测和验证。关键词：Aurora协议；媒体访问控制；帧结构；现场可编程门阵列；Xilinx中图分类号：TN919.21文献标志码：A文章编号：1673－7180(2010)01－0058－4DesignandimplementationofMACframebasedonauroraprotocolHouChunlei，TangBihua，HuHefei，YuanDongming(SchoolofElectronicEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876,China)Abstract:Adesignandimplementationmethodofmediaaccesscontrol(MAC)frameisproposedinthespecificbiterrorratecondition,whichisbasedonAuroraprotocolprovidedbyXilinxcompany.IntheprocessofMACframedesign,weconfirmtheframelengthviaMatlabsimulation,andanalyzeallthefieldsoftheMACframe.Then,weimplementtheMACframebyXilinxFPGAchipXC5VFX70T,andusetheonlinelogicalanalyzertoverifythecorrectnessoftheinnersignals.Keywords:Aurora；mediaaccesscontrolframe；fieldprogrammablegatearray；Xilinx0引言目前，信息技术的不断发展要求网络内部或网络之间能够快速地传输数据，特别是传送实时性要求较严格的图像、视频数据。为了实现数据的高速传输，一方面，从底层的链路来说，高速串行的I/O技术迅速代替传统的并行I/O技术，如串行的PCI-Express、SATA、RocketIO技术等正成为高速链路的主流接口标准；另一方面，从上层的帧或包结构来说，合理的帧或包结构设计可以使硬件加快对发送或接收数据的处理，同时对提高整个网络的带宽分配能力以及链路的建立和维护也存在着[1]非常重要的影响。本文主要针对特定环境下的网络提供了一种MAC层成帧的方法，从而实现网络内部各节点间高速大容量数据传输。1网络环境一般说来，网络所处的环境决定着网络的具体设计和实现形式，同样，本文所设计的MAC帧结构也是适用于特定网络的。假设有一种网络环境：有线或短距定向无线、特定误比特率、能够高速传递数据的点对点网络，如图1所示。为了适应高速点对点的数据传输，收稿日期：2009-09-25基金项目：国家自然科学基金(60902049)作者简介：侯春雷(1986－)，男，硕士研究生，主要研究方向：宽带通信网络、高速接入网络及基于FPGA网络协议的实现通信联系人：唐碧华，教授，主要研究方向：无线通信与电磁兼容，bhtang@bupt.edu.cn第5卷第1期2010年1月基于Aurora的MAC层帧结构的设计与实现59Xilinx公司提供了一种透明数据传输协议——Aurora协议，MAC帧可以通过Aurora协议在网络节点间传输。Aurora核为用户提供了一个透明的物理层接口，它支持任何上层私有的或符合工业标准的协议，如TCP/IP、Ethernet等。本文所设计的MAC帧传输就是基于Aurora协议的，主要关注帧的设计。3MAC帧设计MAC层位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分，主要控制与连接物理层的物理介质。定义了数据包如何在介质上进行传输，此外，一些线路控制，如帧的图1有线高速点对点网络环境Fig.1Highspeedpoint-to-pointnetworkenvironment传递顺序、对收到的帧是否确认及可选择的流量控制等也可在这一子层