基於FPGA的以太網開發，在調試過的FPGA玩家開來，其實算不上很難的技術！但是如果只是菜鳥級別的選手，沒有調試過的話，就有些頭疼了！早在自己在實習的時候，就接觸到XAUI（萬兆以太網口）接口，但是由於某些原因沒能參與調試，成為了自己的遺憾，這次在Altera平台下開發百兆以太網，想通過博文的方式記錄自己的調試例程
做網絡開發，首先必須對以太網的層級結構有了解，否則，你很容易分不清每層的功能，而在自己到底要做什么上而找不到方向！這里，從802.3的協議上抓取一副圖片說明問題：
圖中采用的是GMII（Gigabit Media Independent Interface）接口，可以看到PHY層，物理層基本不做邏輯上的處理,對於吉比特串行而言主要是是傳輸物理的數據信號編碼（8B10B）和時鍾信號回復（CDR）。FPGA提供的MAC IP核，若器件帶高速收發器（GTX），那么我們就不需要外接PHY芯片，否則就需要外接PHY芯片，完成PHY層的功能。
這里繼續給出ISO協議提供的MAC幀格式：
其中開始的７個字節放固定的幀同步碼；１個字節的幀開始符；６個字節的源物理地址；６個字節的目的物理地址；接下來就是長度和幀類型。實際開發中，我們使用的IPv4的報文，類型號：
，接下來MAC層提供給用戶的數據凈荷大小是46-1500個字節（基本幀結構）。
理清楚這個概念以后，在實際使用中MAC內的凈荷是如何存放的，還需要知道網絡協議的層次結構，這里貼出一張ISO七層協議到TCP/IP四層協議的對應關系圖，然后說明實際底層開發，FPGA做封包處理，到底要干嘛。
MAC幀封裝的是MAC幀頭+傳輸層的IP報文。
FPGA通過純迎硬件的方式開發網絡功能，IP數據幀中的數據包：對應的傳輸層有TCP和UDP兩種協議。由於TCP協議涉及到三次握手建立連接和四次揮手釋放連接，以純硬件的方式來開發，難度較大，但是有第三方的IP可以實現該功能，這里我們選用面向無連接的UDP協議。
雖然選擇了UDP協議，但是最后想FPGA發送的網絡數據能夠讓上位機的應用軟件接收到，我們需要給應用分配一個端口號。端口號就是為了區分上位機上不同的網絡應用程序之間的數據的。比如，同時瀏覽網頁和聊天，瀏覽器有個端口號接收自己的數據，聊天工具有個端口號接收自己的數據。
講了這么多的目的，是建立網路報文和層之間對應的基本概念。因為通過FPGA開發網絡應用，我們需要自己在最底層，一個字節一個字節的拼出一個IP報文，從端口號開始到MAC幀，FPGA開發者都必須掌握這些概念。不然，不知道自己到底用什么拼一個數據包出來給FPGA的MAC核。
其實FPGA的MAC核在我們看來完成了加前導碼、幀定界符、FCS的功能。實際使用以太網給PC發送數據的時候，基本是用網絡進行點對點通信，沒涉及到CSMA/CD功能。如果真的涉及到PC機側和多個外部設別通信，在組包的時候，需要注意MAC地址、IP地址、端口號，合理規范，避免沖突。