作为信息技术的基础——计算机网络(局域网和远程网)是当今世界上最为活跃的技术因素之一。七十年代中后期出现的计算机局域网(Local Axea Network,简称LAN),在八、九十年代获得了飞速发展和大范围的普及。目前LAN技术是在各行各业已经得到了广泛应用,尤其是工业控制领域。而现在国内外机构和各大厂商正在积极地将以太网技术应用于工业现场,从而产生了一种在技术上与商用以太网兼容,但在材质的选用、产品的强度和适用性等方面能满足工业现场需求的以太网技术——工业以太网。 在工业以太网关键技术攻关的过程中,作者所在的实验室—工业控制技术国家重点实验室承担了大量的研究和开发工作,并起草了我国拥有自主知识产权的工业以太网标准:用于工业测量与控制系统的EPA通信标准(简称EPA标准)。EPA通信标准项目组正在为早日使EPA标准成为国际上主流的工业以太网通信标准而努力。 本研究与开发项目作为EPA科研项目的子项目,关注EPA通信标准的物理层,以10BaseT以太网为模型,对于其信号传输机理和级联原则进行研究,期望能拓展EPA网络的传输距离和级联级数。5-4-3原则是被广泛应用的以太网布线原则,由于其易操作性和可靠性使其在网络布线方面发挥了极大的作用。而本论文首先从802.3标准对于网络可靠信号传输的要求出发,分析了5-4-3布线原则的理论依据,指出了对于其理解上的一些常见误区,并提出了精确布线的计算公式。同时,针对10BaseT网络,根据802.3标准对于传输延时和帧间距缩短量的的要求,经过计算证实在10BaseT网络级联级数可以达到五级,传输距离可以达到600m,从理论上最大化了传输距离。 作者同时根据上面的研究结果有针对性地开发了10M以太网信号处理器,希望进一步降低处理器的转发延时和传输帧间距缩短量,从而进一步拓展传输距离。在整个开发工作之初,作者研究了以太网,尤其是10BaseT以太网信号传输的基本概念。通过这些研究工作,作者对于整个开发工作的目的和难题有了一个更明确的了解,并形成了一个可行性方案。作者采用了当今广泛运用的FPGA硬件设计技术,并且应用了自上而下的模块化设计思路。同时作者在FPGA芯片上成功实现了Manchester编码的编解码算法和循环冗余校验(CRC)算法,其硬件算法逻辑可以应用到EPA专用芯片,以解决EPA协议芯片的物理层通讯问题,同时10M以太网信号处理器已经成功申请专利,其研究成果得到了保护。目前10M以太网信号处理器已经完成初步调试工作,并对10M以太网的信号传输进