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随着Internet技术的持续发展和宽带接入网建设的不断深入,数据业务流量飞速增长,已经成为电信市场的主体之一。但是,纯IP网络尚达不到公用传输网的可靠性要求,且建设耗资巨大。因此,人们提出基于同步数字体系(SDH)下传输以太网数据(Ethernet over SDH-EoS)的解决方案,被业界称之为EoS技术。EoS技术的出现,较好的实现了数据业务在SDH网络中的高效传输,最大程度地利用了现有的网络资源。通常,EoS技术中采用虚级联(Virtual Concatenation-VCAT)和链路容量调整(Link Capacity Adiustment Schemes-LCAS)技术来解决两个问题:其一,虚级联技术为以太网数据传输开辟大小合适的SDH通道,解决了以太网和SDH净荷速率的不匹配,并增加SDH传送网的通道颗粒,提高了SDH网络带宽利用率;其二,基于虚级联的LCAS,则可以根据数据带宽的实时变化来动态地分配带宽资源,有效地提高SDH链路的利用率。基于对虚级联和LCAS的分析研究,作者提出了一种切实可行、经济有效的实现EoS系统中虚级联和LCAS集成化设计方案。在此基础上,进行了功能定义及模块划分,进而完成虚级联和LCAS功能的芯片级设计和FPGA实现。首先,文章介绍了EoS系统中SDH、虚级联及LCAS等技术的细节。随后,又详细地介绍了芯片中虚级联技术的实现、LCAS状态机、时钟使能控制模块、开销处理等部分的设计,并使用Verilog HDL的可综合子集实现了各部分的RTL级硬件描述,并按照功能要求编写测试平台给出了仿真结果。文章介绍了作者采用的FPGA实现流程,并实现了基于FPGA环境下的综合、布局规划、布局布线流程。最后,在以上FPGA设计实现的基础上,分析了设计中的亚稳态问题,给出了解决亚稳态问题的技术措施。本文采用自顶向下(Top-Down)的设计方法,通过RTL级Verilog HDL完成了芯片的硬件描述。在Xilinx ISE 9.1i集成开发环境中完成了设计的输入、功能仿真、逻辑综合、布局规划、布局布线及FPGA下载配置。采用Mentor Graphics Inc.的Modelsim进行仿真,采用Synplicity Inc.的Synplify Pro 8.1完成设计综合,ISE 9.1i提供了Modelsim和Synplifv的软件接口,可在ISE 9.1i中予以直接启动。用ISE 9.1i自带的布局规划器和FPGA底层编辑器分别完成布局规划和布局布线。综合考虑该项设计的规模及各供应商FPGA器件的性价比,选用Xilinx公司Spartan-3E系列的XC3S500E-4FG320C器件完成了该芯片的FPGA实现。将物理实现生成的下载文件写入到FPGA的E~2PROM之后,采用Xilinx Spartan 3E Starter Kit开发板进行芯片实现。本文的主要贡献为:给出了该芯片完整的设计方案,完成了EoS系统中虚级联与LCAS的集成化设计;完成了SDRAM控制器、异步FIFO、CRC、时钟使能控制等电路模块的设计实现;作者较好地解决了设计中的亚稳态问题。