AC6102 开发板千兆以太网UDP传输实验

AC6102 开发板千兆以太网UDP传输实验

在芯航线AC6102开发板上,设计了一路GMII接口的千兆以太网电路,通过该以太网电路,用户可以将FPGA采集或运算得到的数据传递给其他设备如PC或服务器,或者接收其他设备传输过来的数据并进行处理。

接触过以太网的用户,应该最常听说的是TCP/IP协议,确实,在PC端或者嵌入式系统中,TCP/IP协议应用非常广泛,因此,当大家看到FPGA上带有以太网接口时,可能第一个想到的也是实现TC/IP协议。这里,首先可以很肯定的告诉大家,使用FPGA实现TCP/IP协议是完全没有问题的,但是,实现的方式却不是大家最期望的直接使用Verilog编写协议层代码来实现。FPGA发展到现在,三十多年了,却鲜见有成功商用的RTL级的TCP/IP的设计,而大部分使用Verilog或者VHDL实现的以太网传输,都是基于非常简单的UDP协议的。当然,探索或者实现其中部分功能的人还是有的,只是,很难做到像PC那样灵活应用。

个人理解,TCP/IP协议设计之初就是根据软件灵活性设计的,因此在很多设计考虑上,并不适合使用硬线逻辑实现。TCP/IP协议非常的复杂,如果使用硬件逻辑实现,工程量必然十分浩大,而且功能和性能都无法得到保证。

那么怎样在FPGA上实现TCP/IP协议呢?答案就是SOPC技术。即使用嵌入式软核技术,在FPGA上搭建软核CPU系统,再通过CPU来运行软件TCP/IP协议,从而实现相应功能。但是这种实现方式对于很多用户来说,前期系统创建的过程比较繁琐,因此很多朋友都难以上手,因此这种方式使用的也并不是很广泛。

上面说过,在FPGA上,可以使用Verilog实现UDP协议来进行数据的传输。UDP协议是一种不可靠传输,发送方只负责将数据发送出去,而不管接收方是否正确的接收。非常类似于UART串口传输。但是,在很多场合,是可以接受这种潜在的不可靠性的,例如视频实时传输显示。在这类系统中,由于数据并不需要进行运算并得到非常精确的结果用于其他功能,而仅仅是显示在屏幕上,因此可以接受一定程度的丢包或者误码。此类应用在LED大屏显示系统中应用非常广泛。本节就介绍提供给大家的一个基于UDP传输例程的使用方法。

关于使用SOPC技术实现完整的TCP/IP连接,将在后续教程中提供。

1、本例提供的UDP传输例程工程压缩包名为AC6102_GETH_Test.rar

2、解压AC6102_GETH_Test.rar到不含中文或者空格的目录中,如D:\fpga。解压后工程目录下内容如下所示:

AC6102 开发板千兆以太网UDP传输实验

其中Src文件夹下存放的为程序源码,如下图所示:

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这里对其中几个重要文件(夹)简单说明下功能:


AC6102 开发板千兆以太网UDP传输实验

  

AC6102 开发板千兆以太网UDP传输实验

3、确认自己PC的网卡是否是千兆网卡,用户可以点击本地连接查看。如果不是千兆网卡,请更换带千兆网卡的电脑或加装千兆网卡。再用五类+或者六类网线连接开发板的网口和PC的网口。使用配套的5V电源给开发板供电,打开电源开关,插上USB Blaster下载器。

AC6102 开发板千兆以太网UDP传输实验

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4、双击Ethernet.qpf以打开工程(强烈建议使用工程创建时候对应的版本即Quartus II 13.0,使用其他版本打开或编译遇到问题,请邮件告知我们,以获得解决方案邮箱:xiaomeige_fpga@foxmail.com)

5、修改UDP发送模块(ipsend.v)中的目标mac address为你使用的网卡的 mac address,修改后重新编译一边。

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如果不知道自己PC网卡的mac address,就在DOS命令窗口,用ipconfig –all命令看一下。

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