NANO2开发板实例之FPGA实现UDP数据收发数据.docx

NANO2开发板实例之FPGA实现UDP数据收发数据.docx

《NANO2开发板实例之FPGA实现UDP数据收发数据.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《NANO2开发板实例之FPGA实现UDP数据收发数据.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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。

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,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

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。

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

    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

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 identifier，sequence number。

IMCP包头为8字节；

4、FPGA系统结构

5、PHY芯片

   PHY  88E1111      GMII

  88E1116R   RGMII

  RTL8201    MII

  LAT971A    MII

   MDIO/MDC时序（读模式）

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