FPGA纯verilog实现UDP通信,带ARP和Ping功能,提供2套工程源码和技术支持

1、前言

目前网上的fpga实现udp基本生态如下:
1:verilog编写的udp收发器,但不带ping功能,这样的代码功能正常也能用,但不带ping功能基本就是废物,在实际项目中不会用这样的代码,试想,多机互联,出现了问题,你的网卡都不带ping功能,连基本的问题排查机制都不具备,这样的代码谁敢用?
2:带ping功能的udp收发器,代码优秀也好用,但基本不开源,不会提供源码给你,这样的代码也有不足,那就是出了问题不知道怎么排查,毕竟你没有源码,无可奈何;
3:使用了Xilinx的三速网IP实现,这样的代码也很优秀,但还是那个问题,没有源码,且三速网IP需要licence,官方提供的licence有效期只有120天,其实三速网IP仅仅实现了rgmii到gmii再到axis的转换,完全可以不用这个ip;
本设计使用B50610作为网络PHY芯片,使用verilog代码设计UDP协议,并带有用户接口,使得用户无需关心复杂的UDP协议而只需关心简单的用户接口时序即可操作UDP收发,用户接口时序在顶层helai_udp_loop.v文件中有阐述,非常简单,通过一个fifo实现UDP数据的回环收发,并在电脑端使用网络调试助手进行UDP收发验证,在文章末尾有演示效果展示。

2、我这里已有的UDP方案

目前我这里有如下几种UDP方案和应用实例:
1、FPGA实现精简版UDP通信,数据回环例程,提供了Kintex7和Artix7的2套工程,实现了UDP数据回环测试,精简版UDP有ARP,没有ping功能,但资源占用很少,感兴趣的可以参考我之前的文章:点击查看
2、FPGA实现极简版UDP板间视频传输,根据精简版UDP修改而来,去掉了其中的ARP部分,使用网线在两块FPGA开发板之间传输OV5640摄像头视频,感兴趣的可以参考我之前的文章:点击查看
3、使用Xilinx官方的三速网IP实现UDP通信,缺点是需要调用XIlinx的三速网IP,且需要去官网申请licence,优点是数据传输快、传输数据量大,感兴趣的可以参考我之前的文章:点击查看
3、使用Xilinx官方的三速网IP实现UDP视频传输,网线传输采集的OV5640摄像头视频,在电脑端使用QT上位机接收图像并显示,感兴趣的可以参考我之前的文章:点击查看
4、使用Xilinx官方的三速网IP实现UDP视频传输,网线传输采集的SDI视频,在电脑端使用QT上位机接收图像并显示,感兴趣的可以参考我之前的文章:点击查看
5、纯verilog代码实现UDP通信,带ARP和ping功能,提供了数据回环例程,本设计也是根据这个代码移植而来,感兴趣的可以参考我之前的文章:点击查看

3、UDP实现

UDP设计思路和框架如下:在这里插入图片描述
框图收发流程很清晰,就不多说了。。。
下面直接介绍工程:
rgmii转gmii,用Xilinx官方源语实现,很简单,可以参考其他博文,其实网上的这块都是抄的Xilinx官方的例程,没什么可说的。。。
在这里插入图片描述
rgmii转gmii后,数据已经是8位的并行数据了,再送udp模块处理进行收发,如下:
在这里插入图片描述
udp模块从上层到下层结构如下:
在这里插入图片描述

4、vivado工程1详解

工程介绍:
开发板:Xilinx Artix7开发板;
开发环境:vivado2019.1;
网络PHY:KSZ9031;
输入输出:UDP环出;
***这个工程的PHY工作在千兆网延时模式下,所以发送时钟125M相位不偏移。 ***
工程代码架构如下:
在这里插入图片描述
发送时钟设置如下:
在这里插入图片描述
代码层面体现如下:
在这里插入图片描述
udp模块用户接口:
关于这部分后面找个时间专门写一篇文章并附上时序图;
FPGA资源消耗和功耗预估如下:
在这里插入图片描述

5、vivado工程2详解

工程介绍:
开发板:Xilinx Artix7开发板;
开发环境:vivado2019.1;
网络PHY:RTL8211;
输入输出:UDP环出;
***这个工程的PHY工作在千兆网非延时模式下,所以发送时钟125M相位偏移90°。 ***
工程代码架构如下:
在这里插入图片描述
发送时钟设置如下:
在这里插入图片描述
代码层面体现如下:
在这里插入图片描述
udp模块用户接口:
关于这部分后面找个时间专门写一篇文章并附上时序图;
FPGA资源消耗和功耗预估如下:
在这里插入图片描述

6、上板调试验证并演示

在这里插入图片描述
板子上电下载bit后,先测试ping功能,如下:
在这里插入图片描述
单次ping还不够,直接上连续ping,如下:
在这里插入图片描述
然后是用网络调试助手进行数据收发测试,如下:
在这里插入图片描述
既有手动收发测试,也有循环12小时的长时间收发测试,测试结果没有出现丢包的情况。。。

7、福利:工程代码的获取

福利:工程代码的获取
代码太大,无法邮箱发送,以某度网盘链接方式发送,
资料获取方式:私,或者文章末尾的V名片。
网盘资料如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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