NANO2开发板实例之__FPGA实现UDP数据收发数据

v3cyclone · 发表于 2014-3-25 13:42:24

NANO2开发板实例之__FPGA实现UDP数据收发数据

[size=10.5000pt]1、首先需要了解网络分层结构，直接看图，分层架构已经很清晰了。

了解一下这些名词
UDP(User Datagram Protocol)用户数据包协议

IP(Internet Protocol（网络之间互连的协议）)
MAC(MediaAccessControl，媒体访问控制，数据链路层）
PHY(Physical Layer Device物理层)

[size=10.5000pt]1、需要了解MAC层和PHY的硬件接口，只介绍GMII,和MII,其它类似

网络接口GMII/MII
MAC(MediaAccessControl )层和PHY层链接接口GMII (Gigabit Medium Independent Interface)

时钟接口
   GTX_CLK  125M
    RX_CLK    125M
数据接口
  TXD[7:0] RXD[7:0]
  TX_EN, 发送数据使能
  TX_ER,发送数据错误
   RX_DV,  接收数据有效
  RX_ER 接收出错指示

MDIO/MDC 控制接口
   MDC为控制时钟
   MDIO控制数据

[size=10.5000pt]2、MII（Media Independent Interface）接口

时钟接口
   TX_CLK RX_CLK 25M(100M)
数据接口
   TXD[3:0]
   TX_EN
   TX_ER
   RXD[3:0]
   RX_DV
   RX_ER

控制接口  MDC/MDIO
CRS  载波侦测
COL 冲突检测

3、需要了解TCP/IP协议，UDP协议，ICMP协议

以太网帧

前序，以太网帧头，0x55*7,0xd5共8byte.
目的MAC地址，源地址MAC分别为6个byte.
协议类型，比如0x0800,表示IP协议帧，0x0806表示ARP帧。
FCS为4byte校验序列。
网络长度为以太网(Ethernet)数据帧的长度必须在46-1500字节之间,这是由以太网的物理特性决定的.
IP报文如下

1、4位版本，表示IPV4。
[size=12.0000pt]2、包头长度4，为4*5=20字节，表示IP帧头有20字节。
[size=12.0000pt]3、16位总长度，字段为16进制表示，报文总长度，不含最后帧的FCS校验。
[size=12.0000pt]4、8位生存时间，表示数据包在网络上生存多久，每通过一个路由器该值减<span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'Times New Roman'; ">一，为0时将被路由器丢弃。<font face="Times New Roman">TTL[size=12.0000pt]6、16位首部校验和，对IP包头的4*5包头进行校验。为了计算一份数据报的IP检验和，首先把检验和字段置为0。然后，对首部中每个16位进行二进制反码求和。
[size=12.0000pt]7、32为源IP,目的IP，十六进制表示。
[size=12.0000pt]8、选项和数据表示IP层之上的数据包。
UDP报文

     1、16位UDP长度，表示整个UDP包字节数。
2、16为校验和，伪头部（ 4byte源IP地址 + 4byte目的IP地址 + 0x00 + 1byte协议 + UDP长度(2byte)4byte源IP地址 + 4byte目的IP地址 + 0x00 + 1byte协议(0x11）+ UDP长度(2byte)）和整个报文的校验。UDP数据报文的长度可以为奇数字节，所以在计算校验和时需要在最后增加填充字节0，(填充字节只是为了计算校验和，可以不被传送)。计算方法，将校验和先置0，然后对整个字段反码求和。当然UDP报文检验字段也可以为0，在UDP传输协议中，校验和是可选的，当校验和字段为0时，表明该UDP报文未使用校验和，接收方就不需要校验和检查了,《tcp详解，卷1》书上有一句话：“如果校验和的计算结果为0，则存入的值为全1(65535)，这在二进制反码计算中是等效的”。
3、数据字节数最大为1472字节，最小为**字节；最好为最好不要超过512个字节。
TCP报文

ICMP报文

[size=12.0000pt]1、类型字段，比如Ping请求，0x08,Ping相应0x00.
[size=12.0000pt]2、代码段，网络不可到达（Code=0）、主机不可到达（Code=1）、协议不可到达（Code=2）
[size=12.0000pt]3、检验和，对整个ICMP报文进行校验。
[size=12.0000pt]4、32bit ，BE,LE identifier，sequence number。IMCP包头为8字节；

[size=10.5000pt]4、FPGA系统结构

[size=10.5000pt]5、PHY芯片

   PHY  88E1111      GMII
          88E1116R   RGMII
          RTL8201    MII
          LAT971A    MII
   MDIO/MDC时序(读模式)




[size=10.5000pt]6、软件工具

   设置PC，基于网路的数据，必须包含MAC地址和IP地址，对于点对点的通信，必须设置IP，MAC地址的对应。



Wireshark抓数，对于正确的以太网数据包，可以查看到网络包的数据格式，包括mac数据，IP数据，udp数据。

网络调试工具

用NETassist工具，可以方便的实现网络层之上的数据收发，可以看到数据回环得到了验证。

应用平台：红色飓风NANO2

http://www.fpgadev.com/shop_view.asp?id=96
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