基于fpga的udp发送工具实现

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1、基于FPGA的UDP发送工具实现朱国魂桂林电子工业学院541004摘要本文介绍了基于FPGA的UDP发送工具的设计，详细讨论了用RTL8019进行帧传输设计的方法并给出了相应测试数据。关麓词FPGAUDPNIC1．引言：随着TCP／IP技术的发展，已经出现采用单片机实现简易IP协议的技术，由于单片机运算速度低下，无法处理和发送高速IP数据流。针对这一问题，本文采用FPGA进行高速UDP协议发送工具，可以方便进行网络测试。2．硬件结构：本系统的硬件主要由电源电路、时钟电路、FLEXl0K10和IS

2、A网卡RTL8019构成。其主要电路如图1所示：图1部分电路原理图其中时钟电路除了提供给FPGA进行时序控制外，还用于同步网卡与FPGA进行数据处理，由于RTL8019AS网卡可以达到10M，因此，时钟电路选取20MHz。网卡的8位数据总线DATA0一DATA7，复位线RESET，中断线IRQ9，地址线AO—A9，读写就绪信号IOCHERY，读信号IOR及写信号IOW接到FPGA的I／O引脚，接地址线GND，电源线VCC，SYSCLK是系统时钟信号，使系统与外部设备保持同步接收。Ao一一A19为

3、网卡的地址线，共20根，我们用到网卡的地址为十六进制的0300H一一一031FH，转换为二进制如表1。表1地址线A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1AO300HO0O0O0O10O0O0O0O0O0O1OX3lFHO0O0Ol】0l1j可以看到从地址300H到31FH，地址线的A19一一一A5是固定的000000000011000，为了节约FPGA的资源，因此地址高位A8一一9全部接高电平，A5一一A7接低电平，只有A0一一A4受FPG

4、A控制。3．设计原理3．1ISA8019寄存器操作网络接口控制器(NIC—NetworkInterfaceControlier)是基于网卡编程的主要控制对象。对网卡的控制就是对寄存器的控制，NIC内部寄存器都是8位的寄存器，这些寄存器映射成4页，每一个页的选择由命令寄存器(CR)中的PS0和PSI位来完成。页0和页2主要提供常用的NIC操作命令，页1主要用在初始化过程中的。以下介绍与发送有关的部分寄存器。(1)初始化命令寄存器CR。当选择不同的页，不同的读写操作，必须先对它进行状态设置，例如置为

5、21H，表示NIC离线，不能进行DMA操作。(2)RBCR：用来指明本次远程DMA操作时传输数据的字节数。(3)TPSR：该寄存器用来指定待发送帧的起始地址。该地址只用一个8位的寄存器表示，其值仅反映缓存地址空间的高8位。低8位DAM地址初始化为0。(4)ISR：中断状态寄存器，用到的状态位是RDC位，若为“1”表明数据帧正确接收。3．2帧传输在网络中，帧传输的过程是，FPGA将该发送的数据包按帧格式要求封装成帧，然后通过网卡将帧发送到网络的传输线上，接收方根据接受到的帧的目的地址来确定是否将该

6、帧提交给上层应用程序。因此帧发送的过程应包括以下几个步骤：(1)分包；(2)装帧；(3)将帧送入NIC发送缓冲区；(4)初始化发送控制寄存器；(5)启动NIC将该帧发送到网络传输线上。一127要将帧传送到NIC的发送缓冲中，需要使用远程DMA的操作。启动远程DMA写操作是通过命令寄存器CR来实现的。CR的值按如下设置：CR=12H；对NIC发出此命令后，远程DMA将从I／O数据端口(310H)读取一个字的数据，然后写入缓冲，直到RBCR值为0才结束远程DMA写操作。操作完成后，中断状态寄存器IS

7、R的RDC将置1，表示接受完成。其操作流程如图2所示。图2远程DMA写操作流程其中关键设置有：TPSR为发送页的起始页地址。初始化为指向第一个发送缓冲区的页，TPSR=40H。TBCR有两个寄存器：TBCR0和TBCRl。TBCR0用来存放待发送帧长度的低8位，而TBCRl用来存放待发送帧长度的高8位。结束条件为：中断寄存器ISR的PTX位清0，表示帧已成功发送完毕。4．测试与结论测试采用Pc接收数据，其源地址设置为：202．193．71．41，源端口为：47098(16进制：Bc．FA)，数据

8、长度为13。用抓包软件NetSpv，可以得到如下数据0000：0050CO005F2300E86E9B90080045000010：00213C0240003F11EB48CAC14729CAC10020：4720B7FA1356000D0074656D7072700030：7475726568000000：0050CO005F2300E86E9B90080045000010：002lA30040003F1l008ACAC14729CAC10020：4720B7FA1356000D0074656