用FPGA实现简单的UDP/IP通信

dogbear2245

转眼间，2016年就过完了。年底，公司也从忙碌和喧嚣中安静了下来，近几周都无所事事。每天随意的逛着各电子论坛，微博，刷着网页。某天发现有一个帖子写的用FPGA软核实现的UDP协议，突然想着，能不能用纯硬件语言做个UDP协议呢？      说点题外话，自从来到现在的小公司有个3年多了，公司小到不能再小（比大学时我呆的那个实验室的人数都少）。原来在大公司工作，只需要在自己研发的那个微小的方向上做好本职工作就可以，工作十分的纯粹。现在在这里，什么工作都做，研发，生产，技术支持，甚至偶尔还得跑跑市场，做合同等等。到上面我说有那个想法的时候，恐怕都好久没有写过代码调试过东西了。所以，闲着也是闲着，为了不让自己太生疏，决定自己来写点东西。纵然水平有限，那也是自己的，不是吗？
      说到做到，花了一周左右时间复习了下相关的网络协议（都还给大学老师了），再花了一周时间做系统设计，把代码敲完，然后就是仿真，调试。做的过程中，正好有位朋友需要用到这东西（很奇怪居然还有人需要这没有多大应用价值的玩意，这个后面再谈），就顺便把这块代码发给他去试用，来回修改调试了之后，他居然说用上了。。。。。。完了之后，想着这东西如果就这样躺在自己电脑硬盘里，是不是闷了点？共享出来让初学者交流学习，让高手批评指正，岂不更好？
      说正事：
            1）此模块就做了UDP，没玩TCP，那玩意控制流程很复杂。我看到有人说用纯硬件语言实现了TCP/IP协议栈，对此我表示怀疑。我怀疑的不是它的不可实现性，而是，在没有什么应用价值的前提下，是否有人愿意花费如此多的功夫去做这件事情。当然了，毕竟我才疏学浅，见识也少，所以我也仅仅只是怀疑。
            2）受限于手头的硬件板，只在10M/100M的网络上做了验证和调试，如果用在千兆网上，给模块适配一个支持千兆的MAC就可以了。
            3）在本例中若网络负荷过大，报文会直接丢弃，无论何种类型，UDP本身也不保证交付。
            4）我在上文很多地方都说过应用价值不大这个概念，为何？其实这个是从产品实现，项目交付的角度上来说的。在现有的技术条件下，如果需要使用UDP/TCP，市面上可以找到一千种自带以太网的ARM/CPU，从高端到低端，从系统设备到消费电子。。。。。。退一步说，如果真的有设计需要在FPGA跑UDP/TCP，FPGA现有自带的软核也可以很方便地完成这个工作，基于C语言的各种网络协议栈代码满世界都是。若不是要做ASIC，有必要花时间去自己写对于硬件描述语言来说繁很繁琐的UDP甚至是TCP么？
              5）有人要骂我了，你说这东西没价值，那你写这玩意装逼？这么说也可以，其实一开始我并不了解这东西有没有应用价值，我的初衷仅仅是找点东西写写，在写的过程中慢慢发现这东西其实没啥意义。巧了，想起前段时间和朋友聊天时说到这个，他说他们有一个已成型产品中需要增加功能，在不更改硬件的前提下需要UDP做数据传输，原有的处理器做网络协议回复消息速度不够，而且资源也有点捉襟见肘。一拍即合，直接就用上了。可是这是去救火，有人会在产品设计阶段就这样设计么？ 另外，我说的没有价值，是指没有什么应用价值，用来交流学习，也是可以的。
             6）自己能力有限，设计中肯定会有或多或少的问题，模块的测试也不是那么的充分，搞不好在某些情况下可能会有bug。欢迎各位批评指正！


        附上设计的PDF，先看看大家有没有兴趣，有兴趣我把代码打包上来，没兴趣的话，说明这东西真没啥用。把帖子沉了吧~~~
        马上要春节了，提前祝各位新春快乐！












20170120更新：
论坛内学习氛围比较高，看来我还是把代码贴出来吧。
再次强调以下几点：
      1）应用层只有UDP，没有TCP；
      2）只有网络层和应用层，没有MAC层，如果需要上板测试，需要适配一个MAC，FPGA厂家提供的MAC IP或者自己写一个简单的，都可以。如果是初学者觉得去写一个MAC甚至使用IPCORE的MAC会有些难度的话，我这里也写了一个简化版的MII接口的10M/100M ETH MAC，自己在硬件板上测试了一下可以用。有人要的话，给我发邮件我发给你，使用中有何问题，可以无偿提供远程支持。
      3）代码可以应用于千兆网，MAC层适配支持千兆的MAC就可以了。
      4）代码里有仿真用的testbench，DUT里不带mac，测试的是UDP环回模式。
      5）还有一点需要注意，这个模块的底层接口是MAC，有人用的硬件方案是集成的PHY+MAC的芯片例如DM9000A，这种硬件结构不太适用于本设计。还不如直接用软核处理。
更新：
      时间已过太久，个人工作环境和内容也发生了很大变化，无法提供任何技术支持。况且技术更新换代更快，原有的代码已不再有太多价值，删除。

zmliu418

把代码打包上来吧

konrad_26

你好，请问你这个做测试的时候网口是MII模式还RMII模式？可以看看代码吗

dogbear2245

回复 3# konrad_26
MII模式，如果你要代码，留下邮箱我发给你~

konrad_26

回复 4# dogbear2245

konrad_26@sina.com,谢谢，请问你对RMII模式的有过研究吗

oldpaul2016

也可以发一份给我么？paulyang@ustc.edu.cn

dogbear2245

回复 5# konrad_26


   不客气，RMII就是MII接口的简化版吧，这个应该是PHY和MAC之间的接口，和本设计内容应该是没有关系的。MII接口和RMII接口本身区别也不大，这个找点资料应该就能弄明白。   代码的话，我晚些时候发给你~~~

dogbear2245

回复 6# oldpaul2016


   已发，请查收

oldpaul2016

thanks a lot, and hopefully everything goes on fine for the coming CNY.

西西在冰城

哈哈  很棒啊，包括ARP部分吗