【紫光同創(chuàng)國產(chǎn)FPGA教程】【第二十六章】AD9280以太網(wǎng)傳輸

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適用于板卡型號：

PGL22G

1. 實驗簡介

本實驗練習使用ADC的以太網(wǎng)傳輸，實驗中使用的ADDA模塊型號為AN108，ADC最大采樣率32Mhz，精度為8位?；谇懊嬷v到的以太網(wǎng)實驗，在本實驗中把AN108的采集數(shù)據(jù)以千兆以太網(wǎng)方式傳輸?shù)?a target="_blank">上位機軟件，我們可以用更加直觀的方式觀察波形，是一個數(shù)字示波器雛形，并且可以保存ADC數(shù)據(jù)。

2. 實驗原理

2.1 制定UDP包協(xié)議

為了體現(xiàn)上位機的靈活性，基于UDP傳輸，制定了以下通訊協(xié)議，此協(xié)議包含在UDP數(shù)據(jù)包中。

一、獲取板卡信息

（1）詢問命令（共5字節(jié)，由上位機通過以太網(wǎng)發(fā)送）

（2）應(yīng)答命令（共27字節(jié)，由開發(fā)板通過以太網(wǎng)發(fā)送）

二、獲取數(shù)據(jù)

（1）控制命令（由上位機發(fā)送數(shù)據(jù)請求）

（2）應(yīng)答命令（由開發(fā)板發(fā)送）

每個UDP包都包含有Header，在第一個字節(jié)，其格式如下：

注：當應(yīng)答時，高7位隨機數(shù)據(jù)保持不變，bit0設(shè)置為1

2.2 程序?qū)崿F(xiàn)

首先在空閑狀態(tài)，上位機會通過以太網(wǎng)廣播發(fā)送詢問命令，因此在IP層接收時要加上判斷是否是廣播UDP數(shù)據(jù)，如果是，也接收數(shù)據(jù)，此段代碼在ip_rx.v中，如下所示：

之后在eth_cmd.v文件中判斷接收到的數(shù)據(jù)信息，是否是詢問命令或控制命令，從而產(chǎn)生出命令的應(yīng)答請求信號cmd_reply_req，或請求數(shù)據(jù)的信號ad_data_req。

mac_ctrl.v文件實現(xiàn)以太網(wǎng)的傳輸控制，在IDLE狀態(tài)下等待一定時間，進入CMD_WAIT狀態(tài)，判斷是否有命令請求cmd_reply_req或數(shù)據(jù)請求ad_data_req，之后進入CHECK_ARP狀態(tài)，檢查對應(yīng)的IP地址是否在緩存列表中，如果沒有，將發(fā)送ARP請求，等待應(yīng)答。之后根據(jù)命令請求或數(shù)據(jù)請求進入相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，CMD_SEND或AD_SEND狀態(tài)。

注意：上位機設(shè)置的緩存空間為1M字節(jié)，請求數(shù)據(jù)間隔為100ms，因此在設(shè)置采樣深度時要考慮到這兩點。在eth_top.v程序中設(shè)置為32'h00040000，即256K字節(jié)，采樣頻率為32MHz，ADC采樣端數(shù)據(jù)為兩個字節(jié)長度，因此采樣長度為采樣字節(jié)除以2，即32’h00020000，計算得到4ms即可采集完成。ad9280_sample.v中將8位數(shù)據(jù)擴展16位，便于存儲。移除了UDP發(fā)送數(shù)據(jù)的檢驗和。

3. 實驗現(xiàn)象

1）首先要確保PC的網(wǎng)卡速度為千兆，否則無法顯示。在網(wǎng)絡(luò)連接中找到本地以太網(wǎng)， 雙擊出現(xiàn)如下界面，千兆網(wǎng)絡(luò)默認連接如下圖：

如未出現(xiàn)如上所述界面，先確認是否是千兆網(wǎng)線連接的和網(wǎng)卡是否支持千兆，網(wǎng)卡判別則右鍵屬性

點擊配置，可看到網(wǎng)卡型號查下是否支持千兆。

在鏈接速度中，可以看到目前的鏈接狀態(tài)是多大速度，可在下拉菜單中查找鏈接選項，務(wù)必確保鏈接速度為1.0Gbps 全雙工，如果沒有這個選項，說明網(wǎng)卡不支持千兆以太網(wǎng)。

2）將AN108模塊插入開發(fā)板的擴展口J8，注意1腳對齊，不要插錯、插偏，不能帶電操作。不清楚連接的可參考“ADDA測試例程”的教程。

3）連接AN108的ADC的輸入到信號發(fā)生器的輸出，這里使用的是專用屏蔽線，如果使用其他線可能會有較大干擾。

4）下載程序，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率和幅度，AN108輸入范圍-5V-5V，因此幅度最大設(shè)置為10Vpp，為了便于觀察波形數(shù)據(jù)，建議信號輸入頻率1Khz到1Mhz。打開示波器.exe即可自動顯示波形。此實驗不需要設(shè)置PC的IP地址，連接PC和開發(fā)板即可。

附：上位機軟件說明

綠色框顯示發(fā)送板卡的MAC和IP地址。

紅色框中為控制按鈕，功能如下：

復位：點擊復位可使波形顯示到初始狀態(tài)，如下圖

自動：沒有用處

垂直：“垂直“與“水平”切換，點擊此按鈕可進行水平垂直方向縮放的切換，在垂直狀態(tài)下，滾動鼠標滾軸可進行垂直方向的縮放，水平狀態(tài)下，進行水平方向的縮放。

暫停：“暫?！芭c”繼續(xù)“切換，點擊暫停波形，可再點擊“繼續(xù)”顯示波形。

保存：保存ADC數(shù)據(jù)為TXT文檔，保存路徑在“路徑”按鈕處設(shè)置，默認為軟件所在路徑。

數(shù)值：“數(shù)值”與“電壓”切換，Y方向坐標單位為原始值，即接收到的原始數(shù)據(jù)值，點擊“電壓”則顯示電壓值。

路徑：選擇保存路徑

打開：打開已保存的TXT波形文件