随着互联网业务的快速发展,接入网带宽成为制约网络性能的主要瓶颈。在众多的接入技术中,吉比特无源光网络(GPON)系统的优越性能及其支持多种传输模式,成为构成光接入系统、实现光纤到户(FTTH)的最佳技术支撑。构建GPON-FTTH系统,必须根据GPON协议标准及分层结构,研制高速数据处理系统,实现光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)的媒质接入控制(MAC)功能。本文主要研制基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件模块,为进一步开展GPON-FTTH系统MAC层的研究提供工具。 论文在总结GPON网络技术发展的基础上,结合ITU-T G.984系列协议标准,介绍了GPON系统网络结构、协议分层结构以及GPON传输汇聚层(GTC)协议栈模型,探讨了GTC层主要功能和工作原理。接着,选定Xilinx公司推出的Virtex-4系列FPGA作为构成高速数据处理系统的内核,深入了解了XC4VLX100-FF1148的结构及其内部资源,研究了该芯片设计开发的具体流程。然后,分析并设计了以XC4VLX100-FF1148为核心的电源、配置、外设接口,以及存储模块,给出了FPGA通用开发板原理图,完成了六层PCB板布局布线。最后,对该开发板分模块进行了调试与验证,已成功实现了电源、JTAG链路、FLASH存储器、串口、VGA接口等功能模块,并通过调试工具将验证结果显示在PC机上。通用FPGA开发板已能够正常运行,供研究GPON-FTTH系统MAC层使用。由于采用世界上最先进的高性能FPGA器件,开发板具有高可靠、低功耗、通用性强等优点。