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随着以太网通信技术的不断发展,人们对网络通信的速度及安全传输要求越来越高,以太网通信技术应用越来越广泛。但由于以太网协议的复杂性,实际应用中系统处理无法更好地满足实时性的需求。FPGA等可编程逻辑器件的快速发展使得以太网传输实时性更高,随着硬件以太网协议栈技术水平越来越高,如今基于FPGA的以太网协议处理变为一个研究热点。本文在FPGA平台上,用Candence软件及Verilog HDL语言设计并实现了一个高效的基于FPGA和W5500通过以太网服务器控制的串口数据切换系统,运用FPGA对串口协议转换电路中的TCP/IP协议栈进行初始化并进行相应的通道切换,提高系统的可复用性,为更深层次的研究提供更加便利的平台。硬件部分主要包括电平转换电路、通道切换电路、以太网协议转换电路、网口传输电路以及系统供电电路五个部分,为协议转换提供一种可添加、可用多种电平转换的思路,只要符合该电平传输就能方便地加入到协议转换电路中进行运行和调试。协议转换电路负责主要的算法实现,通过硬件形式实现整个设计。全硬件的TCP/IP协议栈协议传输,可使传输效率最大化,实现数据透明传输。软件部分主要包括TCP/IP协议栈初始化及链路切换两个部分。实现服务器与FPGA控制下的TCP/IP协议栈之间的以太网通信设计,如TCP/IP、UDP算法设计、嵌入式以太网芯片初始化及串口通路切换程序实现等。整个设计在Candence和Quartus II 13.0以及ISE 14.7的软件环境下开发,在自主设计的硬件平台上实现,在软件仿真过程采用ISE 14.7的Qsim和Modelsim做为辅助分析软件。通过对仿真实验结果分析及硬件电路调试等,可以验证本设计在硬件方面和软件方面的功能都达到了预期要求。