随着信息技术的快速发展，以太网嵌入式设备的应用越来越广泛。为了让以太网各设备之间能公平有效地共享通信媒介，对以太网MAC层数据处理系统的研究显得尤为重要。目前，该系统多采用ASIC芯片，可移植性和灵活性差，数据处理能力有限。为此，本文首先分析了以太网及其相关协议的基本内涵，解剖了以太网MAC层通信机制、帧的特性与格式、PHY接口协议、ARP协议以及I2C协议。同时通过对FPGA芯片的了解，确定了基于88E1111芯片和XC3S400-4fg456C FPGA芯片相结合的系统设计方案，支持10Base-T、100Base-TX、1000Base-T标准以太网的接入，并采用Cadence开发套件完成了系统的硬件电路设计。系统设计中，88E1111完成PHY层数据的处理，FPGA则完成MAC层数据的处理，主要包含接收MAC数据帧的校验和解封、待发送数据帧的封装、MAC地址滤波、IP数据包的提取、ARP地址映射等，是系统的核心。在FPGA设计中，遵循自上而下的设计思想，对顶层模块以及PHY接口、MAC核心处理、用户配置、用户数据各功能子模块依次进行设计。设计中选取了Verilog HDL硬件描述语言，利用ISE开发套件和ModelSim SE软件完成了各模块的代码编写、功能仿真、时序约束以及实现和布线的分析与设计，最终在IPQAM设备上进行板级测试与调试。实验测试结果表明，系统运行稳定，各项功能基本满足系统预期的指标要求，且该系统开发成本低、周期短，系统集成度高、可移植性好、功耗小，可广泛应用于IP数字电视、视频网络监控、智能家庭等领域的前端设计或系统的子模块设计。