随着网络带宽逐步提升,千兆以太网、万兆以太网等高速率的网络通信传输标准被相继提出。如何在提高网络传输速度的同时,又能够尽量减少处理器的开销,确保数据传输的正确性,一直是高性能数据处理的热点。如果用CPU和软件协议栈实现以太网中普遍采用的TCP/IP协议,由于CPU本身是一个通用处理器,其数据通道、指令集以及自身的体系结构都不是为处理TCP/IP协议而专门设计的。因此,CPU处理网络协议的能力有限。在万兆以太网中,如果依然采用CPU来处理网络协议,则会占用大量的CPU资源,浪费片内存储资源、利用率低并且功耗大。本文中针对上述问题,利用FPGA实现了基于TCP/IP协议的硬件精简TCP协议栈,利用FPGA开发周期短,调试方便的优势,以及硬件自身带宽大,处理速度快,信息处理延时低等特点。将CPU之前承担的对通信协议的处理转移到专用硬件设备上,提高整体系统的使用效率,减轻CPU的负担,使之可以分配更多的资源处理系统内的其他任务。解决当前嵌入式系统中普遍存在的网络传输带宽小,数据处理速度慢等限制,提高网络的传输和利用效率。TCP协议本身可以有效保证高速传输的数据自身的正确性和完整性。本文提出的工作在万兆以太网环境下的TCP硬件协议栈以及相关的TCP/IP协议,通过VHDL硬件描述语言和Xilinx的ISE开发套件进行了模块化的编写和系统的集成,对各个模块的功能进行了功能仿真和板级验证,并且将生成的比特流文件下载到FPGA硬件开发平台进行了实际系统测试和联调。在通用计算机上利用抓包软件和配套测试软件对设计的协议栈进行了测试和验证,测试结果基本验证了模块设计符合功能和性能上的要求。