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西安電(diàn)子科技大(dà)學碩士學位/HM芯片系統設計論文

西安電(diàn)子科技大(dà)學碩士論文HINOC網絡EMAC模塊的設計與實現在應用的前提下(xià)，利用現有的同軸電(diàn)纜線路和有線電(diàn)視網絡的分(fēn)布網絡，形成最後100米以内的寬帶接入網絡。該技術完全利用有線電(diàn)視網絡現有同軸電(diàn)纜的網絡布線，僅增加HINOC（HB）和HINOC Modem（HM）等相關設備，實現高速、高質量的多業務接入，可爲用戶提供包括IPTV、SDTV/HDTV和互聯網接入等寬帶應用。本文首先總結了三網融合的發展現狀，然後提出了HINOC網絡的原因、特點、優勢和發展前景。然後介紹了HINOC網絡中(zhōng)的關鍵設備HB/HM SoC芯片的系統設計，指出EMAC是SoC芯片中(zhōng)FPGA與外(wài)部以太網PHY接口的重要作用，并進行了整體(tǐ)設計。給出了EMAC模塊。然後，采用自頂向下(xià)的設計方法完成了EMAC模塊的設計與實現，重點介紹了EMAC中(zhōng)的數據傳輸模塊。、數據接收模塊、流控模塊、MII接口管理模塊和寄存器模塊等子模塊需要完成功能和工(gōng)作流程，利用狀态機依次完成各個功能子模塊的設計和HDL代碼實現; 最後搭建仿真測試環境，通過端口信号将各個功能子模塊連接起來，形成一(yī)個完整的EMAC模塊，

關鍵詞：HINOC EMAC 數據發送/接收流控制時序仿真 HINOC（High Over Coax）從光纖節點到家庭的最後 100 個，因爲光纖被使用。HINOC 是一(yī)種家庭寬帶電(diàn)纜。HINOC使用有線電(diàn)視的電(diàn)纜，隻有HM（HINOC Modem）和HB（HINOC）的線材。HINOC 高速高速多路傳輸，如語音、IPTV、SDTV/HDTV 和數據。, 的 and of - 在 this 中(zhōng), 然後, , , and 的 HINOC 是 . , HINOC 的關鍵 HB/HM SoC 芯片的 是 , EMAC FPGA 和 EPHY 的 , EMAC 的 是 。然後是一(yī)個自上而下(xià)的 FPGA 上的 EMAC。EMAC 中(zhōng) sub 的工(gōng)作是 , Data , Data , , MII 和 ，所有這些 sub 都是使用 State 并用 HDL 編碼的，每個 sub 都是 . ，也就是說，所有子都作爲 ISE 10.1 的 EMAC 和，并且整個 EMAC 在 FPGA 中(zhōng)，并且 EMAC 可以與 HINOC 和 IEEE 802.3 。在這個 EMAC 中(zhōng)，of 和 error-free 都是 frame。幀、 和 SFD 是和 CRC 的計數在 EMAC 中(zhōng)。，一(yī)個flow也是在這個EMAC中(zhōng)的full模式。快速 FPGA 和 Fast PHY 芯片在 EMAC 中(zhōng)。, 和 EMAC 在此是 . : HINOC EMAC data/flow 西安電(diàn)子科技大(dà)學學位論文創新 我(wǒ)聲明，秉承學校嚴謹的學風和優良的科學道德，我(wǒ)提交的論文是我(wǒ)自己的研究工(gōng)作和在導師指導下(xià)獲得的研究成果。： HINOC EMAC數據/流西安電(diàn)子科技大(dà)學學位論文創新聲明秉承學校嚴謹的學風和優良的科學道德，我(wǒ)聲明提交的論文是我(wǒ)在導師指導下(xià)進行的研究工(gōng)作和研究。.: HINOC EMAC data/flow 西安電(diàn)子科技大(dà)學學位論文創新聲明 秉承學校嚴謹的學風和優良的科學道德，本人聲明提交的論文是研究工(gōng)作，是本人在導師指導下(xià)進行的研究. 結果。

據本人所知(zhī)，除文中(zhōng)特别标注并在緻謝中(zhōng)列出的内容外(wài)，論文不包含他人已發表或撰寫的研究成果；用于證書(shū)的材料。與我(wǒ)共事的同志(zhì)所做的任何貢獻都在論文中(zhōng)明确說明并予以承認。如論文申請及信息不準确，本人将承擔一(yī)切相關責任。本人簽名： 日期：西安電(diàn)子科技大(dà)學論文授權使用聲明 學校可以發表論文的全部或部分(fēn)内容，并允許使用影印、微型化或其他複制方式保存論文。同時，本人保證畢業後結合論文研究課題撰寫的所有文章均由西安電(diàn)子科技大(dà)學署名。（機密學位論文解密後應遵守本規定） 本學位論文屬于機密，本授權書(shū)在學位論文解密後生(shēng)效。我(wǒ)的簽名： 日期： 導師簽名： 日期： 第 1 章 引言 1 第 1 章 引言 1.1 引言 “三網融合”已成爲國際信息化發展的主流趨勢。目前，三網融合主要是指高層次業務的融合。“三網融合”進程普遍加快。在“十一(yī)五”規劃綱要中(zhōng)，我(wǒ)國還明确提出“加強寬帶通信網絡、數字電(diàn)視網絡、下(xià)一(yī)代互聯網等信息基礎設施建設，推動三網融合發展”。該計劃将對我(wǒ)國網絡融合發展産生(shēng)深遠影響[1]。

近期出現的數字電(diàn)視、IPTV、手機電(diàn)視等業務應用，被業界普遍視爲各大(dà)網絡邁向三網融合的切入點。目前骨幹網帶寬基本可以滿足網絡融合的需要，但接入網的速率限制已經成爲影響業務融合發展的瓶頸。以數字标清電(diàn)視（SDTV）和高清電(diàn)視（HDTV）節目的一(yī)個頻(pín)道分(fēn)别需要約6Mbps和約6Mbps的帶寬計算。如果一(yī)個家庭同時收看 2 套 SDTV 和 1 套 HDTV 節目，加上音頻(pín)和部分(fēn)上網帶寬，那麽每個家庭所需的訪問速率至少爲 . 由于帶寬、成本、重新布線、用戶接受度等原因，現有接入技術難以提供可行的解決方案。随着光節點與用戶的距離(lí)越來越近，如何提供最後100米的寬帶接入解決方案，将直接影響到光纖到樓（FTTB）落地後三網融合的推進。我(wǒ)國現有的接入網主要分(fēn)爲有線接入和無線接入兩大(dà)類，包括以太網接入、同軸電(diàn)纜接入、電(diàn)話(huà)線接入、光纖接入、電(diàn)力線接入和無線接入。和其他類型。以太網接入以五類電(diàn)纜（CAT-5）爲介質，可實現100米範圍内用戶共享速率，但需要現有的以太網接入網絡。對于非新建小(xiǎo)區，開(kāi)通服務時需要重新布線。同軸電(diàn)纜接入作爲“現有的唯一(yī)連接千家萬戶的寬帶網絡”，在傳輸能力、屏蔽特性和噪聲等方面都有很好的表現，在國外(wài)也得到了廣泛的應用。

但由于我(wǒ)國家庭密度高、用戶密集，同軸電(diàn)纜無法廣泛使用，雙向改造需要巨大(dà)的工(gōng)程量，也增加了應用成本。電(diàn)話(huà)線接入因其覆蓋面廣、線路成本低、安裝方便、無需重新布線等特點，在我(wǒ)國得到廣泛應用。請求。光纖接入傳輸容量大(dà)，是寬帶接入的終極目标。“光進出銅”的趨勢也顯示出其光明的發展前景，但作爲其典型應用，光纖到戶（FTTH，Fiber To The Home）曾經性投入成本太高，且規模化短期内無法實現廣泛應用。近年來，光纖到路邊（FTTC，Fiber To The Curb）和Fiber To The （FTTB，Fiber To The）在我(wǒ)國發展迅速，但它們的廣泛應用需要使用其他可行的家庭接入技術。電(diàn)力線接入是應用最廣泛的電(diàn)力網絡，開(kāi)通方便、成本低，但噪聲大(dà)、安全性低，在我(wǒ)國所有接入方式中(zhōng)速度最低。無線接入網絡靈活，支持移動，已得到廣泛應用，但與有線接入方式相比，傳輸速率有限，可靠性較差。寬帶接入傳輸方式。開(kāi)通方便，成本低，但噪音大(dà)，安全性低，是國内所有接入方式中(zhōng)速度最低的。無線接入網絡靈活，支持移動，已得到廣泛應用，但與有線接入方式相比，傳輸速率有限，可靠性較差。寬帶接入傳輸方式。開(kāi)通方便，成本低，但噪音大(dà)，安全性低，是國内所有接入方式中(zhōng)速度最低的。無線接入網絡靈活，支持移動，已得到廣泛應用，但與有線接入方式相比，傳輸速率有限，可靠性較差。寬帶接入傳輸方式。

從以上對比可以看出，面對“三網融合”的發展需求，現有的接入方式在技術、成本、容量、可行性和用戶接受度等方面都無法滿足我(wǒ)國的市場需求。1.2 HINOC網絡概述 有線電(diàn)視網絡是我(wǒ)國接入覆蓋範圍最大(dà)、用戶數量最多的網絡，也是目前我(wǒ)國效率最高、成本最低的綜合網絡。它具有頻(pín)帶寬、大(dà)容量、多功能、低成本、抗幹擾能力強、支持多種業務連接千家萬戶的優勢。目前，有線電(diàn)視網絡主要用于向用戶傳輸模拟電(diàn)視節目。寬帶雙向視頻(pín)點播（VOD）和雙向業務通過有線電(diàn)視網絡接入是有線電(diàn)視網絡的發展方向。最終目标是使有線電(diàn)視網絡走向寬帶雙向。多媒體(tǐ)通信網絡。在我(wǒ)國現有的有線電(diàn)視網絡中(zhōng)，以下(xià)爲廣播電(diàn)視頻(pín)道，以上頻(pín)段均未使用。本文将此頻(pín)段稱爲帶外(wài)信道。經過計算，帶外(wài)通道支持的數據傳輸速度可以達到2Gbps以上，可以滿足業務發展長期的帶寬需求。在光纖骨幹網末端距離(lí)用戶端很近的基礎上，利用這種帶外(wài)通道提供寬帶接入解決方案，可以提供多業務、高帶寬的接入應用，無需重新布線等改造。本文描述的這種接入技術稱爲HINOC（High Over Coax）。

HINOC（High Over Coax）網絡是在FTTB已經存在并得到廣泛應用的前提下(xià)網絡模塊設計與實現，利用現有的同軸電(diàn)纜線路和有線電(diàn)視網絡的分(fēn)布網絡形成的最後100米以内的寬帶接入網絡。該技術完全利用有線電(diàn)視網絡現有同軸電(diàn)纜的網絡布線，僅增加HINOC（HB）和HINOC Modem（HM）等相關設備，實現高速、高質量的多業務接入，可爲用戶提供包括IPTV、SDTV/HDTV和互聯網接入等寬帶應用。HINOC技術基于FTTB+Cable的應用環境，FTTB+Cable的組網方案是目前最理想的組網方式。其特點是：1、建網成本相對較低，家庭接入采用現有同軸電(diàn)纜，完全符合現有有線網絡分(fēn)支配電(diàn)網的網絡拓撲結構，最大(dà)限度地利用現有線路。請勿打擾他人；2、HINOC産品的目标成本每戶600元以下(xià)，設備成本相當低，與VDSL等技術基本相同，其一(yī)對多的網絡結構具有很大(dà)的靈活性；3、HINOC可以提供非常高的用戶接入帶寬，這樣的帶寬水平遠遠超過VDSL[2]、ADSL[3][4]、Cable Modem[5]等，可以滿足高清流媒體(tǐ)的傳輸IPTV 等服務。最大(dà)限度地利用現有線路。請勿打擾他人；2、HINOC産品的目标成本每戶600元以下(xià)，設備成本相當低，與VDSL等技術基本相同，其一(yī)對多的網絡結構具有很大(dà)的靈活性；3、HINOC可以提供非常高的用戶接入帶寬，這樣的帶寬水平遠遠超過VDSL[2]、ADSL[3][4]、Cable Modem[5]等，可以滿足高清流媒體(tǐ)的傳輸IPTV 等服務。最大(dà)限度地利用現有線路。請勿打擾他人；2、HINOC産品的目标成本每戶600元以下(xià)，設備成本相當低，與VDSL等技術基本相同，其一(yī)對多的網絡結構具有很大(dà)的靈活性；3、HINOC可以提供非常高的用戶接入帶寬，這樣的帶寬水平遠遠超過VDSL[2]、ADSL[3][4]、Cable Modem[5]等，可以滿足高清流媒體(tǐ)的傳輸IPTV 等服務。

HINOC 網絡将在下(xià)面的第 2 章中(zhōng)詳細描述。1.3 論文工(gōng)作與内容安排 本文結合實驗室科研合作項目“利用有線電(diàn)視網帶外(wài)信道的多業務寬帶第1章引言3接入網（HINOC）技術研究”，它讨論了 HINOC 網絡中(zhōng)的關鍵因素。設備HB/HM的SoC系統設計，以及SoC芯片中(zhōng)FPGA與外(wài)部以太網PHY的接口——EMAC模塊的設計與驗證。文章内容安排如下(xià)： 文章首先介紹了三網融合的發展背景和HINOC網絡的出現。第二章簡要介紹結構，HINOC網絡的協議和幀結構，提出了HB/HM SoC芯片的系統設計方案，并分(fēn)析了HB/HM SoC芯片的重要組成部分(fēn)FPGA中(zhōng)EMAC模塊的功能。并給出切實可行的整體(tǐ)設計思路。第三章是HB/HM SoC芯片中(zhōng)EMAC模塊的詳細設計。針對第2章提出的EMAC模塊的整體(tǐ)設計思路，進行EMAC的模塊化設計，闡述了各個模塊的原理，詳細描述了通過狀态機對各個模塊的具體(tǐ)設計，以及對應模塊時序仿真波形。第四章進行EMAC模塊的系統仿真和闆級驗證。并分(fēn)析了FPGA中(zhōng)EMAC模塊的功能網絡模塊設計與實現，FPGA是HB/HM SoC芯片的重要組成部分(fēn)。并給出切實可行的整體(tǐ)設計思路。第三章是HB/HM SoC芯片中(zhōng)EMAC模塊的詳細設計。針對第2章提出的EMAC模塊的整體(tǐ)設計思路，進行EMAC的模塊化設計，闡述了各個模塊的原理，詳細描述了通過狀态機對各個模塊的具體(tǐ)設計，以及對應模塊時序仿真波形。第四章進行EMAC模塊的系統仿真和闆級驗證。并分(fēn)析了FPGA中(zhōng)EMAC模塊的功能，FPGA是HB/HM SoC芯片的重要組成部分(fēn)。并給出切實可行的整體(tǐ)設計思路。第三章是HB/HM SoC芯片中(zhōng)EMAC模塊的詳細設計。針對第2章提出的EMAC模塊的整體(tǐ)設計思路，進行EMAC的模塊化設計，闡述了各個模塊的原理，詳細描述了通過狀态機對各個模塊的具體(tǐ)設計，以及對應模塊時序仿真波形。第四章進行EMAC模塊的系統仿真和闆級驗證。針對第2章提出的EMAC模塊的整體(tǐ)設計思路，進行EMAC的模塊化設計，闡述了各個模塊的原理，詳細描述了通過狀态機對各個模塊的具體(tǐ)設計，以及對應模塊時序仿真波形。第四章進行EMAC模塊的系統仿真和闆級驗證。針對第2章提出的EMAC模塊的整體(tǐ)設計思路，進行EMAC的模塊化設計，闡述了各個模塊的原理，詳細描述了通過狀态機對各個模塊的具體(tǐ)設計，以及對應模塊時序仿真波形。第四章進行EMAC模塊的系統仿真和闆級驗證。

通過端口信号将第3章設計的各個模塊連接起來，組成一(yī)個完整的EMAC模塊，然後對EMAC模塊進行時序仿真，最後搭建測試環境下(xià)載這個EMAC到公司的FPGA進行闆級驗證，以及工(gōng)作性能給出了EMAC模塊的。最後一(yī)部分(fēn)是結語，對本文所涉及的設計工(gōng)作進行了總結，提出了設計中(zhōng)的不足和需要進一(yī)步研究的内容。第二章 HINOC 網絡系統 5 第二章 HINOC 網絡系統 HINOC 接入網是基于光纖骨幹網末端非常靠近用戶端的網絡結構（例如已經實現了 FTTB），采用現有有線電(diàn)視分(fēn)布網絡廣泛分(fēn)布。,

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