随着云数据中心的迅速发展,以及运营商对高带宽的需求不断增加,接入网已经逐步从10Gbps升级为25Gbps,为服务器与交换机的连接提供了高密度、低成本和低功耗的解决方案。随着25Gbps以太网的普及,对于25Gbps以太网接口的研究和设计也势在必行。本课题对25Gbps高速以太网接口的媒体访问控制层(Media Access Control,MAC)和物理编码子层(Physical Coding Sublayer,PCS)部分研究分析并进行硬件电路设计。本课题首先是根据IEEE802.3by标准协议,针对25Gbps高速以太网接口的MAC子层和PCS子层分别进行深入研究分析,设计了25Gbps高速以太网接口的MAC子层、PCS子层整体架构。同时,根据每个子层的功能进行模块划分,并对各子模块进行硬件电路设计。为确保设计时钟的精确性,在设计中加入了1588高精度时间戳。本设计的关键点包括以下三点:第一是在25Gbps高速以太网接口的MAC子层中实现数据流量控制功能;第二是在25Gbps高速以太网接口的PCS子层实现Gearbox功能;第三是在25Gbps高速以太网接口的PCS子层中实现64B/66B数据编解码功能。在完成设计之后,本课题搭建通用验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)验证平台对设计进行仿真验证,并通过现场可编程门阵列(Field Programmable Gata Array,FPGA)和思博伦网络测试仪器对设计进行板级测试。测试结果表明,本设计实现了协议中要求的25Gbps高速以太网接口MAC子层和PCS子层功能,同时满足当时钟频率为390.625MHz时,数据传输带宽达到25Gbps的要求,并且在长时间数据传输过程中未出现丢包、错包现象,保证了设计的正确性和稳定性。本课题特别设计了一种支持1588协议的25Gbps高速以太网接口,在实现25Gbps高速以太网接口功能的同时,为25Gbps高速以太网接口在高带宽数据中心领域的发展提供了可行的方案。