应用在工业控制领域的工业以太网具有高速、实时、大容量的特点，其最重要的性能是实时性和确定性，实时性是指系统能够在某个限定的时间范围内对事件作出反应，确定性是指系统的行为在一定的条件下是可预测的。实时性又可以分为软实时性和硬实时性，两者的区别是后者具有不可更改且不允许超过的时限。在实时以太网领域中，Ethernet POWERLINK具有实时性、确定性高，以及实现方便而且价廉、发展潜力巨大等多方面的优势。为提高POWERLINK通信的实时性，应加快数据处理速度和状态机运行速度。数字电路具有并行处理的优势，可以将数据处理的速度大大提高，同时硬件实现的状态机比软件实现的状态机更为快速。本文参照POWERLINK通信协议和协议栈C语言代码，利用Verilog HDL设计了一系列电路来实现除应用层之外的协议栈的功能。首先利用双端口RAM作为与应用CPU交换数据的接口。其次利用RMII作为物理层接口。在这两个接口之间，用数字电路实现了NMT状态机和DLL状态机的功能，再结合VHDL语言实现的以太网控制器MAC模块，由此提出了一个POWERLINK通信协议的硬件实现方案。该方案在理论上会具有较高的硬实时性。最后利用Modelsim SE仿真软件对部分模块进行了功能验证。本文做了三方面的工作：一是用双端口RAM实现用户接口，二是通过重新定义一系列状态，用Verilog实现原本由C代码实现的状态机，三是通过NMT功能、相关状态机的电路实现，来进行实时优化。为今后将该方案进一步制作成为ASIC奠定了基础。