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fpga以太网接口设计,支持udp和tcp协议,纯verilog手写代码,纯逻辑实现udptcp协议,接口类似于axi stream 。
mac层和tcp/ip层模块是分开的,物理接口可根据要求定制,目前的百兆网版本接口为RMII,千兆网版本接口为GMII转RGMII,Gmii和rgmii均下板测试过,tcp模块支持校验和重发功能,可和电脑端进行一对一通信。
可封装为axi接口(axi stream 或 axi lite)。
适合简单基础通信和参考学习,工程基于vivado,已有代码框图如下,其中图三为soc版本,网口为从机,riscv核为主机,通过axi interconnect桥接,也可灵活增加其他从设备。
非soc版本就只有网口的硬件代码,如图四。
可以和网络调试助手和python或c的socket通信。
注:资源消耗将近2000lut(xilinx fpga)
附带四份文档,1为抓包实测的文档说明,2为以太网协议介绍的ppt,3为tcp实现的代码说明,4为报文基本概念
ID:361000677157994536
云赐记
FPGA以太网接口设计—纯Verilog手写代码实现UDP和TCP协议
摘要:本文介绍了一种使用FPGA设计以太网接口的方法,支持UDP和TCP协议。我们使用纯Verilog手写代码进行逻辑实现,接口设计类似于AXI Stream。MAC层和TCP/IP层模块被分开设计,物理接口可以根据需求进行定制化。本设计已经在百兆网版本和千兆网版本进行了接口测试,并且TCP模块支持校验和重发功能,可以和电脑端进行一对一通信。该设计可以封装为AXI接口(AXI Stream或AXI Lite),适合于简单的基础通信和学习参考。
关键词:FPGA,以太网接口设计,UDP,TCP,Verilog,逻辑实现,AXI Stream,MAC层,TCP/IP层,物理接口,校验和重发,AXI接口,网络调试助手,Python,C
引言
FPGA作为一种可编程的硬件平台,在各种应用领域发挥着重要的作用。本文主要介绍了一种使用FPGA设计以太网接口的方法,通过纯Verilog手写代码实现了UDP和TCP协议的纯逻辑功能。我们采用了类似于AXI Stream的接口设计,将MAC层和TCP/IP层模块分开设计,以满足不同的应用需求。
设计概述
我们的设计基于Vivado工具,整体代码框图如下图所示。其中,图三展示了SOC版本的设计,以太网接口作为从机,RISC-V核作为主机,通过AXI Interconnect进行桥接。同时,我们也可以灵活地增加其他从设备。非SOC版本仅包含以太网接口的硬件代码,如图四所示。
硬件设计
我们使用了RMII接口作为百兆网版本的物理接口,而千兆网版本则采用了GMII转RGMII接口。这两种接口都经过了下板测试,确保其稳定可靠。同时,我们的设计还支持校验和重发功能,可以保证数据传输的可靠性。
可以将设计封装为AXI接口,包括AXI Stream和AXI Lite。
通信功能
我们的设计不仅仅支持UDP和TCP协议,还能够与电脑端进行一对一的通信。通过网络调试助手、Python或C的Socket通信,可以实现数据的传输和交互。
实验结果与验证
我们进行了抓包实测,并提供了文档说明。此外,我们还提供了以太网协议介绍的PPT、TCP实现的代码说明和报文基本概念的文档供参考。
资源消耗
我们的设计在Xilinx FPGA上消耗了近2000LUT,结合FPGA的可编程性和高性能特点,能够满足各种复杂应用场景的需求。
总结与展望
本文介绍了一种使用FPGA设计以太网接口的方法,通过纯Verilog手写代码实现了UDP和TCP协议的纯逻辑功能。我们使用了类似于AXI Stream的接口设计,将MAC层和TCP/IP层模块分开设计,并且支持校验和重发功能。该设计可以封装为AXI接口,适用于简单的基础通信和学习参考。未来,我们将进一步优化设计,提高性能,并探索更多应用领域的可能性。
参考文献
[1] Xilinx Vivado Design Suite - User Guide. [Online]. Available: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2016_4/ug973-vivado-release-notes-install-license.pdf
相关的代码,程序地址如下:http://matup.cn/677157994536.html
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