以太網(wǎng)硬件協(xié)議棧的研究、實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用.pdf

1、目前，數(shù)據(jù)采集設(shè)備一般通過PCI總線或者USB接口向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。這兩種方式雖然能夠滿足需求，但同時(shí)存在著復(fù)雜度高和傳輸距離短的局限性。將以太網(wǎng)技術(shù)和FPGA相結(jié)合，在FPGA中實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的協(xié)議棧，有望為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供一條速度快、距離遠(yuǎn)、集成度高的數(shù)據(jù)傳輸通道。
　　 論文首先介紹了以太網(wǎng)物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的原理與協(xié)議，然后分析了目標(biāo)應(yīng)用的特點(diǎn)，決定在實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)硬件協(xié)議棧時(shí)采取兩個(gè)策略：一，使用UDP/IP協(xié)議；

2、二，收發(fā)緩沖區(qū)大小不對(duì)稱。接著，根據(jù)設(shè)計(jì)方案使用Verilog HDL編寫了分層實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議棧的邏輯代碼，在數(shù)據(jù)校驗(yàn)部分設(shè)計(jì)了適合硬件實(shí)現(xiàn)的CRC-32并行算法。
　　 在板級(jí)驗(yàn)證階段，使用計(jì)算機(jī)、評(píng)估板和信號(hào)發(fā)生器構(gòu)建了一個(gè)驗(yàn)證平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了硬件協(xié)議棧執(zhí)行ARP、IP和UDP協(xié)議的功能，以及它為數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過以太網(wǎng)向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的效果。結(jié)果表明，硬件協(xié)議棧能夠正確地執(zhí)行ARP、IP和UDP協(xié)議，滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳