光纤通道(Fibre Channel,FC)技术是一种高性能通信技术,已广泛应用于航空电子领域、存储区域网络(SAN)等。自主进行包括光纤通道收发器、光纤通道交换机及光纤通道网络在内的光纤通道技术研究,对我国光纤通道技术的发展有促进作用。本文依次进行了光纤通道收发器设计、光纤通道交换机设计和作为系统终端的板卡设计,然后以终端间的视频传输应用为例进行系统的硬件实现及软件设计,最终完成可支持以太网配置的光纤通道交换网络系统搭建。本文首先对光纤通道协议作了简要介绍,并根据光纤通道协议的要求,设计了一款基于Xilinx Kintex-7 FPGA的光纤通道收发器。该光纤通道收发器具有延迟低、资源消耗少等特点,能够便捷地与其他功能模块组合,通过FPGA板卡实现具有光纤通道接口的设备。然后本文介绍了交换机的关键技术,并结合自主设计的光纤通道收发器设计了一款基于Xilinx Kintex-7 FPGA的4端口光纤通道交换机。该光纤通道交换机采用输入及交叉点联合排队结构(Combined Input-Crosspoint Queued,CICQ)和LQD_RR(Longest Queue Detecting and Round Robin)调度算法,并利用虚拟输出队列(Virtual Output Queue,VOQ)和帧切分与重组技术实现良好的性能。最后本文结合自主设计的光纤通道收发器和光纤通道交换机设计了一种可支持以太网配置的光纤通道交换网络系统并完成搭建。该系统通过以太网在上位机和终端间进行控制信息的传输,通过光纤通道网络在终端之间进行大批量数据的高速传输。该系统由上位机、以太网路由器、光纤通道交换机和数个终端组成。本文基于自主设计的以Xilinx XC7Z035芯片为核心的板卡,以终端间的视频传输应用为例,进行终端的硬件实现和软件设计。终端能够根据从以太网接收到的上位机指令,完成终端数据通路软复位、光纤通道网络链路配置、开始或暂停视频发送、开始或暂停视频接收等操作。