NANO2开发板实例之__FPGA实现UDP数据收发数据

发布时间:2014-3-25 13:08    发布者:v3cyclone
关键词: NANO2 , FPGA , UDP
NANO2开发板实例之__FPGA实现UDP数据收发数据



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。



图片1.png
















图片2.png



















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)  





1、需要了解MAC层和PHY的硬件接口,只介绍GMII,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)

图片3.png



















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

2、MIIMedia Independent Interface)接口

图片4.png





















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
图片5.png
以太网帧
图片6.png
前序,以太网帧头,0x55*7,0xd58byte.
目的MAC地址,源地址MAC分别为6byte.
协议类型,比如0x0800,表示IP协议帧,0x0806表示ARP帧。
FCS4byte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
图片7.png
14位版本,表示IPV4
2、包头长度4,为4*5=20字节,表示IP帧头有20字节。
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。
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一,为0时将被路由器丢弃。TTL<64 128< TTL<256表示LINUX操作系统,64表示WINDOWS系统
5、8位协议,16进制表示,常用的协议及其十进制数值包括ICMP(1)TCP(6)UDP(17)
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
7、32为源IP,目的IP,十六进制表示。
8、选项和数据表示IP层之上的数据包。
UDP报文
图片8.png            116UDP长度,表示整个UDP包字节数。
216为校验和,伪头部( 4byteIP地址 + 4byte目的IP地址 + 0x00 + 1byte协议 + UDP长度(2byte)4byteIP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0UDP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
图片9.png
ICMP报文
图片10.png
1、类型字段,比如Ping请求,0x08,Ping相应0x00.
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)
3、检验和,对整个ICMP报文进行校验。
4、32bit BE,LE identifiersequence numberIMCP包头为8字节;


4、FPGA系统结构


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图片11.png



































5、PHY芯片

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




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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IPMAC地址的对应。



图片14.png








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。
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图片16.png


























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。












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应用平台 :红色飓风NANO2
图片18.jpg
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