Github_以太网开源项目verilog-ethernet代码阅读与移植(四)

最新推荐文章于 2025-05-29 09:37:54 发布
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分类专栏： Github开源项目学习与移植 文章标签： fpga开发 计算机网络
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/sinat_25428663/article/details/142578101
版权

实验背景
在前面的系列分享中介绍了Github开源项目verilog-ethernet的基本信息以及构建工程的方法，现在开始介绍简单的移植过程与关键代码阅读，该过程不会一蹴而就，会分为多篇来介绍，会涉及以太网相关的知识。由于笔者知识有限，相关知识的表述可能不太准确，有错误的地方请指正，也可自行查阅专业书籍与资料。
实验内容
查看项目中的示例工程，了解示例工程RTL视图，提出移植目的与思路，对MII接口等模块进行仿真。
实验步骤
以项目中的DE2-115 Quartus示例工程为例，构建工程方法参考如下：
https://blog.youkuaiyun.com/sinat_25428663/article/details/142532752?spm=1001.2014.3001.5502
打开工程，查看RTL视图
在这里插入图片描述
整个工程，分为pll模块，复位模块，按键消抖模块，以及fpga core模块，进入 fpga core 模块
在这里插入图片描述
与以太网相关的模块结构图整理如下，该图以数据流向为画图依据，有的信号和模块没有画出，并不是与实际模块一一对应，这里需要注意。画该模块的目的是，了解数据的流向与层级关系，可以看出该示例实现的功能是数

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其中dd表示数据信号在FPGA与下游器件（这里是PHY芯片）之间PCB走线延时，cd_altr表示从Oscillator发出的时钟信号到FPGA之间的PCB走线延时，cd_ext表示从Oscillator发出的时钟信号到下游芯片之间的PCB走线延时，tsu_ext是下游器件接收数据时的建立时间。在（五）中介绍了Github开源项目verilog-ethernet移植过程中的数据跨时钟域传输，以太网数据传输过程和网络层数据传输，现在介绍传输层数据传输，时钟模块，复位模块，时序约束，板级验证等内容。
Github_以太网开源项目verilog-ethernet代码阅读与移植(五)
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对于MII接口，tx_clk和rx_clk均由PHY芯片提供，且为25MHz，上层模块传输数据的时钟可能并不是25MHz，这就有跨时钟域的问题，解决数据跨时钟传输一般的解决方法是使用fifo，verilog-ethernet项目中使用的模块是axis_async_fifo_adapter.v。下面查看mii_tx有关的信号。可以看到，有两个类似的模块，其中axis_async_fifo.v的输入和输出数据是等位宽，而axis_async_fifo_adapter.v模块的输入和输出数据位宽可以不等。
verilog-ethernet-master_ethernet-verilog_crewmsp_verilog_Etherne
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Github_以太网开源项目verilog-ethernet代码阅读与移植(一)
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以上为该以太网项目在各开发板上的具体实现，DE2-115为友晶的开发板，采用Cyclone E FPGA芯片，Arty为Xilinx FPGA开发板，使用A7 FPGA芯片等等。在tb文件夹下有python编写的测试文件和对应模块的顶层文件。先看一下一个基本功能模块的axis_fifo模块的仿真过程，在ubuntu中安装要求的工具，进入lib->axis->tb文件夹。返回主目录，在rtl文件夹有以太网各模块，包括udp层，ip层，mac层，mii接口，gmii接口，rgmii接口等。
用AI帮我写一篇关于FPGA的文章，并推荐最热门的FPGA开源项目
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从零开始 verilog 以太网交换机（一）架构分析 前言 马上要去新公司入职，也将步入我再三思考的网络IC行业 在入职前，准备完成一个简单的以太网交换机的项目 以下所有内容均参考于乔庐峰教授的《Verilog HDL数字系统设计与验证——以太网交换机案例分析》 一、ethernet switch作用 在开始工程前，先讨论以下为什么要有以太网交换机。 简单来说，当越来越多的设备接入网络后，点对点的通信需要某一设备来集中处理数据的转发 以太网交换机就是为了完成这一任务，当然随着时代发展，其内部对网络包的处
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<think>嗯，用户现在想要找与千兆以太网相关的FPGA IP核或实现方案，特别是关于UDP/IP协议的。首先，我需要回忆一下相关的资料，特别是用户提供的三个引用内容。引用1提到在FPGA上实现UDP通信，使用Verilog HDL，涉及数据链路层、网络层和传输层，接口是GMII，和外部PHY对接，用的是ISE14.7环境。引用2和3则提到FPGA实现TCP/IP协议栈的优势，包括可编程性、并行处理、低延迟等，以及支持Server、Client和UDP的源码。 用户的需求是寻找可用的IP核或实现方案，可能需要具体的实现步骤或推荐的资源。首先，我应该考虑开源方案，比如用户提到的引用1中的实现，这可能是一个好的起点。然后，商用IP核如Xilinx Tri-Mode Ethernet MAC，这应该是一个标准解决方案，用户可能需要知道如何获取和使用。此外，第三方IP提供商如Ethernut或OpenCores可能有相关资源，需要确认这些是否支持千兆以太网。 接下来，用户可能需要实现的步骤，比如硬件接口选择（GMII或RGMII），协议栈分层实现，以及开发工具的选择（ISE或Vivado）。另外，测试与验证也是关键，需要环回测试和抓包分析。还有可能用户关心如何下载或获取这些IP核，比如Xilinx的IP需要从Vivado的IP Catalog获取，而开源项目可能需要从GitHub或OpenCores下载。 用户可能没有明确说出来的需求包括移植的难易程度，比如从S6到其他FPGA的移植，或者对性能的要求。此外，用户可能需要知道不同方案的优缺点，比如商用IP的稳定性和开源方案的灵活性之间的权衡。需要确保回答中涵盖这些点，并提供具体的例子和步骤，帮助用户做出决策。</think>### 千兆以太网 FPGA IP 核实现方案 #### 1. **开源实现方案** - **FPGA UDP/IP 纯逻辑实现** 基于Verilog HDL的完整协议栈实现，包含数据链路层（MAC）、网络层（IP）、传输层（UDP）的硬件逻辑设计，通过GMII接口与外部PHY芯片连接[^1]。 **特点**： - 支持千兆速率，代码可移植至Xilinx S6/Virtex/Kintex系列 - 独立于处理器，适用于低延迟场景 ```verilog // 示例：UDP数据封装模块核心逻辑 module udp_tx ( input clk, input [15:0] src_port, input [15:0] dst_port, input [7:0] payload_data, output [7:0] udp_frame ); // 实现UDP头部封装与校验和计算 endmodule ``` - **OpenCores项目** - 开源社区提供的[Ethernet MAC Core](https://opencores.org/projects/ethmac)支持10/100/1000Mbps自适应 - 需自行扩展IP/UDP协议层逻辑[^3] #### 2. **商用IP核方案** - **Xilinx Tri-Mode Ethernet MAC** - 支持10/100/1000Mbps速率，集成CRC校验、流量控制功能 - 通过Vivado IP Catalog直接调用，提供AXI4-Stream接口 ```tcl # Vivado中调用示例 create_ip -name tri_mode_ethernet_mac -vendor xilinx.com -library ip -version 9.0 ``` - **Intel（Altera）Ethernet MAC IP** - 支持Jumbo Frame和VLAN标记 - 需配合QSYS系统集成工具使用 #### 3. **关键实现步骤** 1. **硬件接口选型** - GMII（8位@125MHz）或RGMII（4位@250MHz）接口设计 - 参考PHY芯片手册（如Marvell 88E1111）配置自动协商 2. **协议栈分层实现** ```mermaid graph TD A[物理层PHY] --> B{MAC层} B --> C[IP协议解析] C --> D[UDP/TCP封装] ``` 3. **开发工具链** - Xilinx平台：Vivado + SDK（适用于Zynq SoC） - Altera平台：Quartus + Nios II #### 4. **测试与验证** - **环回测试**：通过GMII接口自发自收验证数据完整性 - **Wireshark抓包**：使用SFP光模块连接PC端验证协议合规性[^2]
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