随着网络技术的发展,互联网已广泛应用于工业控制当中。工业互联网要求数据在传输过程中具有更低的延时、更小的抖动以及更低的丢包率和错包率。时间敏感网络（Time Sensitive Network,TSN）为工业互联网的实时可靠性传输提供重要的网络服务质量（Quality of Service,QoS）保障。在时间敏感网络中,流量调度具有重要的地位,而IEEE 802.3br协议为时间敏感网络提供了帧抢占的调度方案。因此实现IEEE 802.3br协议的帧抢占功能对于时间敏感网络的发展具有重要意义。本文首先详细研究IEEE 802.3br协议,分析了协议中以太网可抢占帧的格式、帧抢占的条件和帧抢占的过程,根据协议确定了本设计的抢占式媒体访问控制（Media Access Control,MAC）模型。然后设计出抢占式MAC的整体架构,其中包括eMAC（express MAC）、pMAC（preemptable MAC）、MAC合并子层和协调子层（Reconciliation,Sublayer,RS）四个模块。为了分开处理不同优先级的流量,在传统以太网MAC的基础上把MAC分为了pAMC和eMAC,eMAC用来处理实时数据业务,pMAC用来处理非实时数据业务;为了实现帧抢占的功能,在MAC层和RS子层中间引入了MAC合并子层,是本设计的核心和关键点;RS子层用来处理接口形式转换。并且根据每个模块的功能,进行了子模块的划分和硬件电路的详细设计。完成设计之后,基于通用验证方法学（Universal Verification Methodology,UVM）,搭建验证平台进行功能仿真验证,并且通过现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）进行性能测试。验证和测试结果表明,本文设计的抢占式MAC具有帧抢占的功能,能够极大的减小实时以太网帧的时延。并且在抢占功能关闭的情况下,可以实现传统以太网MAC的功能。本设计在125MHz的时钟频率下,可以达到1Gbps的带宽。本文设计实现的基于IEEE 802.3br协议的抢占式MAC,保证了高优先级数据传输的实时性,可以广泛应用于工业控制、车载网络、电力行业、5G通信等领域。