为什么UDP接收或发送会丢包

本文档详细介绍了在海思SDK环境下,如何针对UDP数据收发过程中的丢包问题进行优化。包括调整接收缓存避免因缓存溢出导致的数据丢失,以及减少发送缓存以匹配网卡发送速率,确保数据传输的稳定性和完整性。

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摘自海思sdk内文档 BSP FAQ.doc

l   用户态应用程序在接收UDP数据时(单播或组播报文),同时进行其它有延时的操作(如写码流数据到USB存储设备), 应该程序将延迟接收UDP数据包,而socket默认接收缓存只有108544Byte,这样可能会使socket接收缓存满,无法接收新的UDP数据包,出现丢包现象。

可在内核下通过执行下面命令进行确认:

cat /proc/net/snmp| grep Udp

如果RcvbufErrors字段增加较多,说明确实是socket接收缓存满导致的丢包。

以下命令可以增加接收缓冲区,解决以上问题。

echo 20000000 >/proc/sys/net/core/rmem_max

echo 20000000 >/proc/sys/net/core/rmem_default

echo 20000000 >/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog

这种改动,需要根据实际码流发送速度和接收程序的延时进行参数调优。

/proc/sys/net/core/rmem_default  
/proc/sys/net/core/rmem_max  
  
使用udp接收数据时:  
若没有调用setsockopt设置系统接收缓存,则接收缓存的大小为rmem_default.  
若程序调用setsockopt设置系统接收缓存,设置值不能超过rmem_max.  
  
系统会为每个udp socket申请一份缓存空间,而不是共用同一份缓存.  
即每个udp socket都会有一个rmem_default大小的缓存空间(假设没有setsockopt设置).  


l   UDP发送可能会丢包,一种原因是CPU发送UDP报文的速率超过了网卡MAC的发包速率,导致网卡MAC的发送缓冲队列满,引起了丢包。

可以在内核下通过执行下面命令进行确认:

ifconfig eth0

如果打印的信息中TX dropped和overruns值基本相等,都增加较多,说明是网络MAC的发送缓冲队列满导致的丢包。

以下命令可以减小发送缓冲区,让CPU发包速率慢一点,解决以上问题。

echo 20000 >/proc/sys/net/core/wmem_max

echo 20000 >/proc/sys/net/core/wmem_default

这种改动,需要根据码流发送速率和丢包率的要求进行参数调优。



<think>好的,我现在需要解决用户提到的FPGA通过UDP发送数据时在网络调试助手上出现丢包的问题。用户已经尝试了一些步骤,比如关闭防火墙和网卡硬件校验和,检查CRC32校验,调整数据发送顺序,以及优化FPGA代码,但问题依然存在。我需要根据提供的引用内容和其他知识来分析可能的原因,并提供解决方案。 首先,根据引用[1],用户已经检查了CRC32校验,并发现数据发送顺序有问题,调整后仍无效,最后通过优化FPGA代码解决了问题。这说明时序问题可能是关键。用户现在的问题可能类似,需要检查发送模块的时序是否正确,是否存在竞争条件信号延迟。 引用[2]提到以太网数据帧的长度必须在46到1500字节之间,如果发送数据包太短,可能导致PC端无法接收。因此,用户需要确认FPGA发送数据包是否满足最小长度要求。如果数据部分不足46字节,应进行填充。 引用[3]指出不带ping功能的UDP实现可能在实际应用中不可靠,但用户的问题可能更多与数据发送机制有关。不过,确保UDP实现正确,包括校验和计算是否正确,也是重要的。 接下来需要考虑其他可能的原因,例如数据包的发送速率是否超过了FPGA网络的处理能力,导致缓冲区溢出。此外,检查物理连接是否稳定,网线接口是否存在问题。还有,网络调试助手的设置是否正确,比如端口号和IP地址是否匹配。 解决方案应包括逐步排查这些可能的原因:验证数据包长度,检查时序逻辑,确认校验和计算正确,调整发送速率,检查物理连接,以及确认网络设置正确。同时,建议使用工具如Wireshark抓包分析,查看是否有数据包真正被发送是否存在重传。</think>### FPGA UDP发送数据丢包问题解决方案 #### 一、数据包长度验证 根据以太网协议规范,数据帧的有效载荷范围为$46-1500$字节[^2]。若FPGA发送UDP数据包长度小于46字节,会导致物理层自动数据包。 ```verilog // 示例:Verilog数据填充逻辑 if (payload_length < 46) padding_length = 46 - payload_length; else padding_length = 0; ``` #### 二、时序逻辑优化 1. **跨时钟域处理**:检查发送时钟与PHY芯片时钟是否存在跨时钟域问题,建议使用异步FIFO进行数据缓冲 2. **建立保持时间**:使用时序分析工具检查关键路径时序裕量,确保满足建立时间$t_{su}$和保持时间$t_h$ ```verilog // 示例:改进的发送状态机 always @(posedge clk) begin case(state) IDLE: if (data_valid) state <= SEND_PREAMBLE; SEND_PREAMBLE: begin if (preamble_cnt == 7) state <= SEND_HEADER; preamble_cnt <= preamble_cnt + 1; end // ...其他状态转移逻辑 endcase end ``` #### 三、校验机制验证 1. **CRC32计算方向**:确认校验结果是否按网络字节序(大端模式)发送,常见错误是低位先发 2. **在线校验工具**:使用[CRC32在线计算器](https://www.lammertbies.nl/comm/info/crc-calculation.html)比对FPGA计算结果 #### 四、物理层诊断 | 检测项目 | 正常值范围 | 测量工具 | |----------------|------------------|-------------------| | 信号眼图 | 符合IEEE802.3标准 | 示波器+以太网探头 | | 差分信号幅度 | 2.0V ±10% | 差分探头 | | 时钟抖动 | <100ps | 相位噪声分析仪 | #### 五、协议栈实现优化 1. **重传机制**:实现基于ACK确认的重传机制,超时时间建议设置为$T_{out} = 2 \times RTT + \sigma$ 2. **流量控制**:采用滑动窗口协议控制发送速率,窗口大小$W$应满足: $$W \leq \frac{Bandwidth \times Delay}{Packet\_Size}$$ #### 六、调试建议 1. **联合抓包分析**:同时使用Wireshark和ChipScope进行协议层与物理层联合调试 2. **压力测试**:构造不同长度数据包进行发送测试,记录丢包率曲线: $$Loss\_Rate = \frac{N_{sent} - N_{received}}{N_{sent}} \times 100\%$$
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