FPGA与以太网（基本都能实现1Gbit/s就用LWIP实现最高效虽然达不到纯FPGA的效率）

一1.1以太网数据帧IEEE 802.3标准规定1.2千兆以太网英文全称 Gigabit Ethernet简称 GbE 或 1GE是传输速率为 1 Gbit/s1000 Mbit/s 的以太网技术标准。——其他速率可自推二2.110Mbit~~~1000Mbit 以太网基本都是通过 FPGA的普通管脚和phy芯片连接rg45电口实现。2.2rg45是电口协议一般称呼1000BASE-T。SFP:是光口协议一般称呼1000base-cx1000base-lx。——10000Mbit10Gbit/s一般都是通过FPGA的高速口和光模块实现。2.3phy芯片的协议就是利用pcs来4B/5B编码然后PMA发送出去。只是起一个数模模数转换的透传作用。2.4MII接口——4线单沿10Mbps——100MbpsRMII接口——2线双沿10Mbps——100MbpsGMII接口——8线单沿 10Mbps——1000MbpsRGMII接口——4线双沿10Mbps——1000Mbps2.5举例子计算时钟频率如下:4*125*21000Mbps,4bit双沿传输125MHZ2.6下图是RGMII接口的信号连接示意图可以看到RGMII接口相对于GMII接口在TXD和RXD上总共减少8根数据线。TX_CTL信号线上传送TX_EN和TX_ER两种信息在TX_CLK的上升沿发送TX_EN下降沿发送TX_ER同样的RX_CTL信号线上传送RX_DV和RX_ER两种信息在RX_CLK的上升沿发送RX_DV下降沿发送RX_ER。进一步减少了2根数据线。其他信号同GMII接口三以太网的协议TCP肯定比UDP不容易丢包3.0 TCP和UDP区别传输层中 TCP 和 UDP都是传输层协议它们都属于TCP/IP协议族3.1ARP协议一般用来获取目的IP地址主机的MAC地址ICMP通过回显请求和回显应答来判断以太网链路是否通畅这两个协议都不是用来传输用户数据的。如果用户需要向PC端传输大量数据那么就必须使用TCP或者UDP协议了。3.2TCP优点是稳定接收端接收到TCP数据报文后会回复发送端如果接收的报文有误发送端会把错误的报文重新发送一遍。而且TCP本来就有握手机制所以数据的传输会更可靠。正是由于握手机制导致实现的TCP协议的逻辑比较复杂传输速度也不会很高还需要更多存储资源取存储已经发送的数据直到收到该数据传输无误后才能丢弃。因此FPGA一般不会采用该协议进行大量数据的传输当然如果通过Verilog HDL实现可靠的TCP协议那还是很有用的毕竟这块的代码很贵。3.3UDP优点是协议简单没有握手机制传输数据的速度就很快这对于FPGA传输图像数据之类可以允许有丢包的场景的设计比较实用。由于UDP没有握手机制可靠性相比TCP就会低很多有得必有失嘛。PL只做到了传输层。PL无法 实现传输层以上的会话层、表示层等等。使用axi_ethernet_0 ip 时注意一定rgmii_rx_clk_i要接 时钟专用管脚。3.4基于米联客源码 FPGA优质开源项目 - UDP RGMII千兆以太网_fpga千兆网口ip核-CSDN博客参考资源小梅哥UDP 1000M源码(未使用ip)。以太网udp协议站参考奇哥代码.3.5ARP:pc可以自动识别目标macip地址。目前程序不支持自动识别可以支持电脑手动静态绑定的情况。四PL 做 UDP vs PS 做 UDP 对比结论4.1追求低时延、微秒级抖动、线速高带宽、不占用 ARM 算力 → 选PL 实现 UDP需求低带宽、开发快、协议栈成熟、无需定制时序 → 选PS 软件 UDP4.24.3UDP的协议格式:4.3.1:如果需要发送用户数据必须要通过ipudp层层打包一般藏再udp的数据报里面.4.3.2:MAC层IP层UDP层都在mac层的数据层增加的五实验步骤mac以太网帧ARP帧有个组包工具软件小兵以太网测试仪wireshark网络抓包工具来分析pc和fpga通信。CRC CALCULATOR(CRC32)六SMISerial Management Interface串行管理接口是 IEEE 802.3 以太网标准 规定的两线串行总线。6.1MDIO Management Data Input/Output管理数据输入输出配套时钟线 MDCManagement Data Clock两根线合起来叫 SMI。6.2MDIO协议格式频率一般50K的速度前导码32bit全是1需要对方检测开始同步通信Start 开始字段01Operationread10write01Phy地址查看原理图硬件配置Reg 地址eg状态寄存器的地址Turn around(转变ZO)Read data数据的写入或者读出。6.3SMI的作用本质就是读写 PHY 内部寄存器实现网口管理。不传输业务数据。6.3.1. 配置参数10M/100M/1G 速率、全 / 半双工、自动协商开关、PHY 掉电省电、信号均衡、环回测试6.3.2. 读取状态网线是否插好Link 状态、协商结果、收发错误计数、中断标志6.3.3. 硬件控制软件复位 PHY、诊断故障、调节驱动强度。七7.1lwip211_v1_3是一个基于开源lwIP库版本2.1.1构建的Vitis库Vivado2020.2版本。式Vitis开发指南lwip211_v1_3库为Ethernetliteaxi_ethernetlite、TEMACaxi_ethernet以及千兆以太网控制器和MACGigE内核提供适配器。该库可以在MicroBlaze、ARM Cortex-A9、ARM Cortex-A53和ARM Cortex-R5处理器上运行。Ethernetlite和TEMAC核心适用于MicroBlaze系统。千兆以太网控制器和MACGigE内核适用于ARM Cortex-A9Zynq-7000处理器设备、ARM Cortex-A53和ARM Cortex-R5系统ZynqUltraScale MPSoC。7.2lwip202_v1_2是一个基于开源lwIP库版本2.0.2构建的SDK库Vivado2018.3版本。lwip202_v1_2库为Ethernetliteaxi_ethernetlite、TEMACaxi_ethernet以及千兆以太网控制器和MACGigE内核提供适配器。该库可以在MicroBlaze、ARM Cortex-A9、ARM Cortex-A53和ARM Cortex-R5处理器上运行。Ethernetlite和TEMAC核心适用于MicroBlaze系统。千兆以太网控制器和MACGigE内核仅适用于ARM Cortex-A9Zynq-7000处理器设备、ARM Cortex-A53和ARM Cortex-R5系统ZynqUltraScaleMPSoC。