绪论 课题研究的背景和意义
人类社会的进步要求信息产业迅速发展，计算机网络已成为全球信息产业的基石，高度发达的
计算机互联网为人类社会的信息交流和资源共享提供了良好的环境，对人类生活方式的改变和社会
生产力的进步产生了革命性的影响。在计算机网络的发展过程中，以太网是众多网络技术中具有影
响力的一种技术，是当今主流的局域网(LAN)技术。以太网最初是由 Xerox 公司在 70 年代提出的，
1982 年 DEC、Intel 和 Xerox 制定了 DIX 标准，即 10Mbps 普通以太网标准。1983 年，IEEE
组织公布了 IEEES02．3 标准，10Mbps 以太网得到了国际的认可，标志着以太网标准的正式成立，
同时也标志着符合国际标准的以太网技术的面世。1995 年 IEEE 通过了 IEEE802．3u 标准，标志着
100Mbps 快速以太网时代的到来。随着网络用户的日益增加，10Mbps 带宽在一些环境下不能满足人
们对信息传输速率要求。因此快速以太网推出得到了广泛的推广。快速以太网是在 10Mbps 普通以
太网上基础上发展起来的，它在保持帧格式，介质访问控制的前提下，工作速率比普通以太网快
10 倍。IEEE802．3u 快速以太网标准是 IEEE802．3 标准的补充，并且兼容 10Mbps 以太网。10Mbps
和 100Mbps 以太网组网方便，价格低廉，性能高效在局域网中受到了广泛应用。 1998 年通过了
IEEE802．3z 标准，以太网的运行速度达到 1Gbps，目前已出现了 10Gbps 的以太网。与传统的
CAN、RS．485 等相比较，以太网速度更快、通用性更好，而且能直接与因特网相连，具有更大范
围的远程访问。相对于新兴的 USB，IEEEl394 等总线，以太网在传输距离和控制软件的通用性上有
明显的优势。近几年随着深亚微米集成电路工艺技术的飞速发展， SoC(System on a Chip)已经成
为 IC 界关注的焦点，单一芯片上能够容纳更多的逻辑单元成为芯片设计发展的必然趋势。将所有
的功能块集成在一个单独的芯片上可以大幅度降低系统成本，减少系统的面积和功耗，提高系统的
可靠性。SoC 已经渗透到通信、多媒体、计算机控制以及其它一些数字领域，以太网技术在嵌入式
系统中的开发应用，已成为当前嵌入式领域研究的技术热点之一。嵌入式以太网在工业控制、商业
领域、交通行业、家庭自动化等有着良好的应用前景，同时嵌入式设备以其价格低廉、体积小以及
实时性使得嵌入式系统的网络化开发有着通用处理器无法比拟的优点。嵌入式系统的网络化，使得
SoC 有了更广泛的应用范围。在嵌入式系统的网络化开发过程中，首先要解决嵌入式设备与以太网
络的连接问题，即网络芯片的设计。常见的具有网络功能的芯片有两类，一类是专用的以太网芯
片，集成了 MAC 控制器和 PHY，例如 REALTEK 8019AS、8039AS，这类芯片一般用于网卡、路由器等
设备，另一类是用控制、工业领域的具有网络功能的 SoC 芯片，例如，PHILIPS LPC2400，这类芯
片通常集成了 MAC 控制器，但由于 Pmr 的模拟电路特性及设计工艺的兼容性问题，这类芯片一般都
使用外置的 PHY 芯片来实现对以太网的支持。在嵌入式领域，通信技术的发展要求对网络的支持越
来越广泛，所以研究和设计一个用于嵌入式 SoC 芯片的以太网 MAC 控制器，具有相当的实际意义。
当今，以太网已经极大地影响我们的生活，嵌入式系统上的开发应用，已经成为当前嵌入式研究领
域的技术热点之一，一方面，与传统的 RS-485.CAN 等相比较，以太网更加高速、通用，而且还可
以直接与 Internet 相连接，提供更大范围的远程访问；另一方面，相对于新兴的 USB2.0、
IEEE1394 等总线，以太网技术在传输距离、不想成本以及控制软件的通用性上都有明显优势。
