基于FPGA验证udp传输

一、实验要求

验证udp传输过程中是否发生了如下问题:

  • 数据包内数据损坏
  • 丢包
  • 数据包的顺序不正确

二、任务分析

基于 AN108 模块的ADC 采集以太网传输_Laid-back guy的博客-优快云博客

在上述实验的基础上进行修改,利用FPGA设计计数器电路替换ADC采集模块,通过不断循环+1的数据,即可在接收端判断接收数据的连续性。生成的数据送入FIFO通过zynq读取,在数据包前添加udp包序号即可在上位机接收时验证是否丢包或错序。udp发送到主机,分析数据的连续性,验证udp传输的特性。

三、实验设计

3.1硬件环境搭建

大致设计与上述实验类似,不过需要将FPGA+DAC产生正弦波的部分删除,替换自定义IP核ad9280_sample,并删除其相关的端口。

因为涉及了PL-PS的数据交互,因此采用自定义 IP核的形式实现计数器电路,本IP核在上一实验的自定义 IP核ad9280_sample上修改,其中axis interface相关部分、状态机部分、xpm定义的fifo模块(注意修改写wr_clk、wr_en、din的例化实参)无需改动,计数器代码如下所示:

parameter cnt_max= 255;
//计数范围0-255
always @ (posedge cnt_clk or negedge cnt_rst_n) begin
    if (!cnt_rst_n)begin            
        cnt_next<=8'd0;   
    end
    else begin
        if(cnt_next < cnt_max)begin// 未计数到最大值, 下一值加1
            cnt_next<=cnt_next+1'b1;
        end
        else begin
            cnt_next= 0;// 计数到最大值,下一计数值为0
        end
    end   
end
// 时序逻辑 更新下一时钟周期的计数值
// CNTVAL 会被编译为D触发器
always @ (posedge cnt_clk or posedge cnt_rst_n) begin
  if(!cnt_rst_n) 
    cnt <= 0;
  else
    cnt <= cnt_next;
end

由于保留了8位数据位宽的设定,因此技计数范围为0-255

	.sample_len           (slv_reg1 ),
	.sample_start         (slv_reg0[0]),

采样长度sample_len与开始采样标志sample_start同样例化为寄存器1与寄存器0</

### FPGA 网络接口 UDP 数据传输实现方法 #### 1. 系统架构概述 为了实现在FPGA上通过网口使用UDP协议进行数据传输,整个系统通常由多个模块组成。这些模块括但不限于MAC层、PHY层以及UDP/IP栈等[^2]。 #### 2. MAC 层配置与优化 当遇到PC机下发ARP或ICMP请求时,FPGA接收到的数据频繁出错的情况,这可能是因为Tri-Mode Ethernet MAC IP核的输入输出存在问题。尽管Xilinx官方提供的IP核本身质量较高,但在实际项目中仍需仔细检查实例化过程中的参数设定与时序约束条件。特别是对于高速信号路径而言,任何细微偏差都可能导致误码率上升甚至完全无法正常工作。因此建议开发者们务必严格按照文档指南完成相关设置并进行全面测试验证[^1]。 ```verilog // Verilog代码片段用于说明如何正确配置MAC核心 module mac_configurator ( input wire clk, output reg [31:0] ip_addr, ... ); always @(posedge clk) begin // 设置本地IP地址和其他必要参数 ip_addr <= 32'hC0A8_0002; // 设定为192.168.0.2作为示例 end ... endmodule ``` #### 3. UDP 数据封装流程 在构建完整的UDP报文之前,需要先准备好待发送的有效载荷(payload),之后按照标准格式添加源/目标端口号(Source/Destination Port Number)、长度(Length)字段以及可选的检验和(Checksum)[^4]。值得注意的是,在某些应用场景下可以省略checksum计算来提高效率,但这可能会降低通信可靠性[^3]。 ```c // C伪代码展示简单的UDP消息组装逻辑 struct udphdr { uint16_t sport; uint16_t dport; uint16_t len; uint16_t checksum; }; void create_udp_packet(uint8_t *buffer, size_t payload_size){ struct udphdr* hdr = (struct udphdr*) buffer; hdr->sport = htons(source_port); /* Source port */ hdr->dport = htons(destination_port); /* Destination port */ hdr->len = htons(sizeof(struct udphdr)+payload_size); if (!skip_checksum_calculation()){ calculate_checksum(hdr,payload_size); } } ``` #### 4. 测试与调试技巧 最后阶段应该着重于系统的整体性能评估及其稳定性检测。可以通过编写专门的应用程序向FPGA设备持续发送不同类型的UDP来进行压力测试;同时借助外部工具如Wireshark捕获分析网络流量以便及时发现问题所在。另外考虑到硬件层面可能出现的各种异常状况,还应建立一套完善的日志记录机制帮助后续排查故障原因。
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