甚短距离光互连技术以其传输带宽高,损耗小等优点成为当前互连领域的一个重要发展方向。板间以及芯片间的光互连技术与传统骨干网光传输技术有很大不同,决定了其互连协议的特殊性,而当前的业界也缺乏一种专门针对板间甚至芯片间光互连的协议标准。本文在光互连内存服务器的应用背景下,对适合在短尺度光互连条件下的高速互连协议进行研究,并采用FPGA技术加以实现。本文依据光互连内存服务器的系统需求,将甚短距离光互连协议定位为一种点对点、串行传输的轻量级全双工互连协议,涵盖了数据链路层和物理层。协议对上层应用提供标准用户接口,通过光链路为用户提供高速数据传输服务。基于这样的需求定位,本文对甚短距离光互连协议的机制进行了详尽的研究。对协议的各个要素进行选择和优化。这包括协议的帧格式、数据的收发过程、链路初始化和状态机这几项协议机制的核心部分,以及协议的差错检测处理机制和流量控制功能。接下来本文选择了带有内嵌高速串行收发器(SERDES Serialer/Deserialer)的Virtex-II pro芯片来实现协议功能。SERDES作为协议实现的物理层部分,引入了8B/10B编码机制、时钟产生恢复以及差分驱动接收数模混合电路。数据链路层功能模块采用硬件描述语言Verilog HDL实现,同时还对多通道协议的实现架构进行了详细研究。在Modelsim软件中建立了协议仿真环境,并设计了测试方案模块对协议功能进行测试验证。然后本文选择了SFP光模块作为协议互连的光收发设备,通过原理图和PCB图给出了制作了光模块测试板卡详细方案,并利用带有DDR内存阵列和Virtex-II pro芯片的内存板卡与光模块测试板卡组成协议测试的光链路硬件平台。为了测试光互连协议的实际工作效果,以内存阵列访问为实际应用,本文设计了用光互连协议来传输内存阵列访问读写请求的实验。在光链路硬件平台上,光互连协议将内存数据通过光链路进行高速传输,单路串行速率达2Gbps。实验证明,协议能够满足系统互连需要。最后本文还给出了硬件平台的高速串行差分信号抖动的测试方案,使用高带宽示波器和相关抖动分析软件对信号抖动进行测试。测试结果表明,使用光互连技术对信号的传输距离和质量都有很大提升。甚短距离光互连协议可以很方便的承载其他工业标准数据,对其提供高速光传输服务。也可以基于光互连协议,开发带有寻址交换等更复杂功能的系统应用设计。本课题研究对板间或芯片间的光互连协议的设计,有较大的参考和实用价值。