FPGA以太網-UDP協(xié)議

UDP協(xié)議是一種不可靠的協(xié)議，也就是說在傳輸?shù)倪^程中如果出錯了，并不會去重新傳輸這個協(xié)議包，這個和TCP是不一樣的。如果我們需要傳輸一些即使丟包也不太影響質量的數(shù)據(jù)的時候便可以采取UDP協(xié)議。比如做圖像，音頻等數(shù)據(jù)的傳輸，采用UDP協(xié)議會更好一點，因為在傳輸?shù)臅r候即使丟失了一些包，也不會產生太大的影響，反而如果采用TCP這種出錯會重傳的協(xié)議在網絡環(huán)境不好的時候反而會引入較大的延遲從而影響體驗。但是對于傳輸文件等功能來說就需要采用ftp這種基于tcp的協(xié)議了，畢竟誰都不愿意收到的文件里面有大量的錯誤。

現(xiàn)在FPGA里面先實現(xiàn)UDP協(xié)議的回環(huán)測試。整個工程目錄和我們之前實現(xiàn)ARP協(xié)議一樣FPGA以太網--ARP協(xié)議，分為tx rx crc和ctrl四個模塊。

對于一個以太網幀需要分為下圖幾個部分(圖片來源于正點原子的資料)

因此在rx模塊中我們定義了狀態(tài)機的以下幾個狀態(tài)，分別用于解析前導碼，以太網幀頭，IP首部，UDP首部，數(shù)據(jù)和校驗碼。

狀態(tài)機跳轉如下：

?

always @(*) begin
    case (curr_state)
        IDLE:begin
            if(rxd == 8'h55 && valid == 1'b1)begin
                next_state = PREAMLE;
            end
            else begin
                next_state = IDLE;
            end
        end 
        PREAMLE:begin
            if(preamleError == 1'b1)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else if(preamleSucess == 1'b1)begin
                next_state = FRAME_HEAD;
            end
            else if(valid == 1'b0)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else begin
                next_state = PREAMLE;
            end
        end 
        FRAME_HEAD:begin
            if(headError == 1'b1)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else if(headSucess == 1'b1)begin
                next_state = IP_HEAD;
            end
            else if(valid == 1'b0)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else begin
                next_state = FRAME_HEAD;
            end
        end 
        IP_HEAD:begin
            if(ipHeadError == 1'b1)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else if(ipHeadSucess == 1'b1)begin
                next_state = UDP_HEAD;
            end
            else if(valid == 1'b0)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else begin
                next_state = IP_HEAD;
            end
        end 
        UDP_HEAD:begin
            if(udp_head_cnt == 8'd7)begin
                next_state = DATA;
            end
            else if(valid == 1'b0)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else begin
                next_state = UDP_HEAD;
            end
        end 
        DATA:begin
            if(udp_data_cnt == udp_len - 16'd1)begin
                next_state = FCS;
            end
            else if(valid == 1'b0)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else begin
                next_state = DATA;
            end
        end 
        FCS:begin
            if(valid == 1'b0)begin
                next_state = IDLE;
            end
            else begin
                next_state = FCS;
            end
        end 
        default: begin
            next_state = IDLE;
        end
    endcase
end

?

在tx中用于udp數(shù)據(jù)的發(fā)送：

當valid為高的時候發(fā)起一次udp的發(fā)送請求同時將發(fā)送長度，mac,ip,port等數(shù)據(jù)都傳進來，當可以發(fā)送數(shù)據(jù)的時候會把ready信號置高。

需要注意的是在以太網發(fā)送的過程中，兩個以太網幀之間是需要有間隔的，這樣才能完成正常的傳輸。因此我們定義了一個gap來完成這個過程。

為了完成UDP回環(huán)測試，使用QT制作一個測試小工具

可以設置IP和端口，下面為發(fā)送窗口，上面是回環(huán)回來的數(shù)據(jù)。

可以看到UDP環(huán)回測試成功。

審核編輯：劉清