FPGA实战-以太网包文

最新推荐文章于 2025-02-07 17:10:37 发布
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#FPGA #以太网 #包头

博客介绍了学习包文的原因，FPGA最大应用领域是通信，以太网将数据封装成包文格式，包文是处理基本单元。还给出了以太网包文最简单格式，以及包文接口表示，如data、vld、sop等信号含义。

为什么要学包文？

1.FPGA最大的应用领域是通信

2.以太网领域通常将数据封装成包文格式

3.处理的基本单元

以太网包文的最简单格式

包文的接口表示有哪些

data ：传输的数据信号；

vld   ： 传输的有效信号

sop  ： 有效包文数据的第一个数据

eop  ： 有效包文数据的最后一个数据

err    ： 如果包文有误，则拉高，拉高位置在eop位置

mty   ： 有效字节数和无效字节数（当传输的有效数据不是最小传输单位的整数倍的时候）

FPGA以太网
2401_83792229的博客
07-19 1337
以太网是一种计算机局域网技术，它规定了包括物理层的连线、电子信号以及介质访问层协议在内的技术标准。以太网是目前应用最普遍的局域网技术。基本概念：以太网基于载波多路访问和冲突检测（CSMA/CD）机制，在这种机制下，所有的工作站都连接到一条总线上，且任何一个工作站都可以通过总线传输数据。当一台设备需要传输数据时，它会监听总线是否空闲，如果空闲则开始传输；如果总线忙，则等待直到总线空闲。功能：以太网的主要功能是在局域网内部提供一种高效的数据传输方式，支持多台设备之间的通信和数据交换。
【Linux驱动】USB协议
weixin_63726869的博客
05-02 1909
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weixin_43637889的博客
01-05 1617
文章仅介绍和总结以太网底层链路，即物理层(PHY)和数据链路层（MAC）。1、从硬件的角度来分析，以太网的电路接口一般由MCU、MAC(Media Access Control)控制器和物理层接口(physical Layer PHY)组成，如下图所示：对于上述三部分，并不一定都是独立的芯片，主要有以下几种情况：CPU内部集成了MAC和PHY，难度较高CPU内部集成MAC,PHY采用独立芯片(主流方案)CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用独立芯片或者集成芯片(高端采用)
以太网FPGA
02-26
fpga实现tcp ip 协议，绝对可靠
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10-05 1452
基于FPGA的以太网开发，在调试过的FPGA玩家开来，其实算不上很难的技术！但是如果只是菜鸟级别的选手，没有调试过的话，就有些头疼了！早在自己在实习的时候，就接触到XAUI（万兆以太网口）接口，但是由于某些原因没能参与调试，成为了自己的遗憾，这次在Altera平台下开发百兆以太网，想通过博文的方式记录自己的调试例程 做网络开发，首先必须对以太网的层级结构有了解，否则，你...
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weixin_60612482的博客
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LZ的博客
08-04 1702
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Verilog实现以太网接口
05-10
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在以太网链路上的数据包称作以太帧。以太帧有很多种类型。不同类型的帧具有不同的格式和MTU（Maximum Transmission Unit最大传输单元）值。常见的以太网帧格式有Ethernet II、Ethernet802.3 RAW 等。PHY芯片通信接口：MII（Medium Independent Interface），即“介质独立接口”，该接口一般应用于以太网硬件平台的MAC层和PHY层之间，MII接口的类型有很多，常用的有MII、RMII、GMII、RGMII等。下面对它们进行一一介绍。
FPGA - 以太网UDP通信（一）
博客
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MQTT心跳包文
最新发布
09-12
<think> 嗯，用户现在想了解MQTT心跳报文的相关信息，这正好承接了之前讨论的MQTT四大报文中的CONNECT报文内容。之前介绍CONNECT报文时提到过心跳间隔（Keep Alive）参数，现在用户希望深入理解心跳机制的具体实现。 用户给出的五条引用材料很有价值：引用[1][2][3]详细描述了心跳机制的工作原理，引用[4]提到QoS等级可能影响心跳判定逻辑（比如QoS 0不要求确认），引用[5]则展示了MicroPython的代码实现。这些都需要整合到回答中。 用户可能是个物联网开发者，正在调试设备连接稳定性问题。ta特意强调“报文”而非“机制”，说明需要技术细节而非概念科普。深层需求可能是想解决设备频繁掉线的实际问题——比如如何设置合理的心跳间隔、断连后如何快速重连。 回答要突出三个技术要点：一是PINGREQ/PINGRESP报文结构（控制头类型值），二是Keep Alive与TCP保活包的区别（应用层VS传输层），三是特殊场景处理（如QoS通信替代心跳）。代码示例选MicroPython而非Python，更贴近嵌入式开发实际。 最后生成的问题要覆盖实践难点：间隔设置、安全传输、离线判定等。特别注意引用[3]提到的医疗监控案例，这类场景对心跳机制可靠性要求极高，值得单独提问。 </think> ### MQTT心跳报文机制详解 MQTT心跳报文（**PINGREQ**和**PINGRESP**）是维持客户端与服务器（Broker）长连接的核心机制，主要用于检测连接活性并节省网络资源。其工作原理如下： #### 一、心跳报文类型及功能 1. **PINGREQ（心跳请求）** - 由客户端主动发送至服务器 - 控制报文类型值：`12`（二进制 `1100`） - **报文结构**：仅包含固定头（2字节），无有效载荷 ```markdown 固定头格式：[报文类型(4bit) | 保留位(4bit)] + 剩余长度(1字节=0x00) 示例：0xC0 0x00 // 0xC0表示PINGREQ类型 ``` 2. **PINGRESP（心跳响应）** - 由服务器收到PINGREQ后立即回复 - 控制报文类型值：`13`（二进制 `1101`） - **响应逻辑**：服务器若未及时响应，客户端将判定连接断开[^1][^2] #### 二、心跳机制工作流程 1. **连接建立时设定参数** 客户端在`CONNECT`报文中设置`Keep Alive`值（单位：秒），例如： ```python # MicroPython示例 c = MQTTClient("client_id", "broker_address", keepalive=60) # 心跳间隔60秒[^5] ``` 2. **心跳触发条件** - 若在`Keep Alive * 1.5`时间内客户端**未发送任何报文**，则必须发送PINGREQ - 若期间发送过`PUBLISH`等报文，则重置心跳计时器[^1][^3] > 计算公式：最大心跳延迟 = $Keep Alive \times 1.5$ 3. **超时处理机制** | 场景 | 客户端行为 | 服务器行为 | |------|-----------|-----------| | 未收到PINGRESP | 主动断开TCP连接 | 释放会话资源 | | 服务器检测超时 | 收到DISCONNECT报文 | 关闭连接并清理会话[^1] | #### 三、设计意义与最佳实践 1. **核心价值** - **节省资源**：避免频繁TCP握手，特别适合电池供电设备 - **快速故障检测**：比TCP Keep-Alive（默认2小时）更灵敏[^2] - **网络适应性**：应对NAT超时（如4G网络通常30秒超时） 2. **参数设置建议** ```mermaid graph LR A[网络环境] -->|稳定| B[Keep Alive ≥ 300秒] A -->|不稳定| C[Keep Alive = 60~120秒] D[设备功耗] -->|电池供电| E[Keep Alive ≥ 600秒] D -->|常供电| F[Keep Alive ≤ 180秒] ``` 3. **异常场景处理** - **短暂断网恢复**：客户端自动重连时若`Clean Session=False`可恢复会话 - **服务器主动断开**：发送`DISCONNECT`报文后关闭连接[^1] - **QoS 0消息例外**：发布QoS 0消息**不可替代**心跳，因无需确认[^4] > ⚠️ **嵌入式开发注意**：在MicroPython中需手动实现计时逻辑，如： > ```python > if time.time() - last_msg_time > keepalive: > c.ping() # 主动发送心跳包[^5] > last_msg_time = time.time() > ``` --- ### 常见问题解答 **Q1: 心跳间隔设为零会怎样？** A: 客户端**不会发送**PINGREQ，仅依赖应用报文维持连接。若长时间无数据交互，NAT超时可能导致连接中断。 **Q2: 服务器如何区分心跳超时与网络延迟？** A: MQTT规范要求服务器在$Keep Alive \times 1.5$时间内无任何报文即判定超时，与延迟无关[^2]。 **Q3: TLS加密是否影响心跳？** A: 是。加密会增加报文处理时间，建议在TLS环境中适当增大`Keep Alive`值（如增加20%）。
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