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  • 以太网通信,UDP通信

    千次阅读 2016-10-07 07:45:25
    1、 在IP包包头里的IP类型0x0800代表IP协议网络。在二层mac帧里表示,因为...2、 IP通信协议 IP数据包包头 前导码0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xd5

    1、  在IP包包头里的IP类型0x0800代表IP协议网络。在二层mac帧里表示,因为除了IP协议网络外,还有ATM网络,FDDI网络等网络类型。

    2、  IP通信协议

    IP数据包包头

    前导码0x55

    0x55

    0x55

    0x55

    0x55

    0x55

    0x55

    0xd5

    目的MAC地址

    目的MAC地址

    目的MAC地址

    目的MAC地址

    目的MAC地址

    目的MAC地址

    源MAC地址

    源MAC地址

    源MAC地址

    源MAC地址

    源MAC地址

    源MAC地址

    IP包网络类型0x0800

     

     

    [31:28]

    [27:24]

    [23:20]

    [19:16]

    [15:12]

    [11:8]

    [7:4]

    [3:0]

    IP数据报首部

    固定部分

    版本

    首部长度

    区分服务

    数据报总长度

    标识

    标志

    片偏移12位

    生存时间

    协议

    首部检验和

    源IP地址

    目的IP地址

    可变部分(UDP)

    源端口号

    目的端口号

    用户数据包长度

    检查和

     

    数据部分

     

    CRC校验

    注:标志占三位.

    解释:

    a、  IP协议(TCP/UDP)通信需要发送(或接收)7*0x55+0xd5的前导码

    b、  目的MAC和源MAC各48bit

    c、  IP包网络类型,还有其他的网络类型例如ATM或FDDI等,0x0800代表相应IP包类型

    d、  IP首部前20字节为固定部分,除了固定部分以外,可变部分根据你用的是UDP或者TCP来决定,但总的首部长度不可超过60字节。

    e、  版本,4bit,4代表IPV4

    f、  首部长度,4bit,可表示的最大数值是15个单位(一个单位为 4 字节)因此IP 的首部长度的最大值是 60 字节。

    g、  区分服务: 占8位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过.1998 年这个字段改名为区分服务.只有在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用.一般的情况下都不使用这个字段

    h、  总长度,占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为65535 字节.总长度必须不超过最大传送单元 MTU

    i、  标识:16位,它是一个计数器,用来产生数据报的标识,具有同一个标识的数据包属于同一数据片,有时候为了避免超过MTU,需要对数据进行分片

    j、  标志:3bit,占3位,目前只有前两位有意义,标志字段的最低位是 MF (More Fragment),MF=1 表示后面“还有分片”。MF=0 表示最后一个分片,标志字段中间的一位是 DF (Don't Fragment),只有当 DF=0 时才允许分片。

    k、  片偏移,占12位,指较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置.片偏移以 8 个字节为偏移单位

    l、  生存时间:占8位,记为TTL (Time To Live) 数据报在网络中可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一个 8 bit字段.推荐的初始值由分配数字RFC 指定,当前值为 64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值 255

    m、  协议。占8位,指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程, 1表示为 ICMP 协议, 2表示为 IGMP 协议, 6表示为 TCP 协议, 17表示为 UDP 协议

    n、  首部检验和,占16位,只检验数据报的首部不检验数据部分.这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法

    o、  源和目的的IP地址,都各占4 字节,分别记录源地址和目的地址

    p、  可变部分根据所用的协议改变。最后发送用户数据和CRC校验码

    q、  在千兆的GMII通信模式下, 发送数据时,发送时钟为125Mhz的GTXC信号, 数据为TXD0~TXD7, 数据有效信号为TXEN, TXC信号没有使用; 接收数据时,接收时钟为125Mhz的RXC信号, 数据为RXD0~RXD7, 数据有效信号为RXDV。

    r、  在百兆的MII通信模式下, 发送数据时,发送时钟为25Mhz的TXC信号, 此25Mhz的TXC时钟是PHY输入给FPGA的,数据为TXD0~TXD3,数据有效信号为TXEN, GTXC信号没有使用; 接收数据时,接收时钟为25Mhz的RXC信号, 数据为RXD0~RXD3, 数据有效信号为RXDV。

    s、  以太网的数据帧的传输有包长的要求, 一般在46~1500字节。所以在发送以太网数据包的时候,数据帧的长度不能太短, 不然会导致PC数据包发送而FPGA收不到数据包的情况。跟冲突监测相应的内容相关。

    3、  在进行以外网(ethernet)通信测试的时候,按照要求弄好后,为什么只有第一次连接调试可以成功,而后续不可以?因为网络调试助手在调试一次过后必须手动关闭退出,否则将会占用相应的网络通道,必须将调试助手全部程序退出后才能再次进行连接通信。

    4、  在前面的IP通信协议中可以知道,如果FPGA向PC机发送数据时,则目的地址或者目的MAC地址将是PC机的地址和MAC地址,对于在FPGA中写接收模块,则相当于是PC机通过IP协议向FPGA发送数据,那个目的地址或MAC地址将是FPGA本身的地址或MAC地址

    5、  什么是SLEW= FAST? Slew——Slew Rate。信号的转换速率,可以理解为信号在某一点的斜率。它不是只针对时钟信号说的;诸如放大器的slew rate就是一个很重要的参数;而在数字电路里,它可能更常用于描述芯片输入信号的变化率. 在Xilinx的设计环境中,可以将输出信号的Slew rate设置成FAST或SLOW。当设置成FAST时,提高了信号变化的斜率,从而提高了信号的转换速率,但同时使脉冲信号的振铃增大。因此,除非万不得已,不要将输出信号的Slew rate设成FAST ,skew选fast,IO转化时快,但电流大,功耗大。skew选slow,IO转化慢,但功耗小。默认设置:IOSTANDARD=LVCMOS25,SLEW=SLOW ,DRIVE=12

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  • MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时,可以采用的一种简单经济的通讯方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通信卡,如CP5512/CP5611/CP5613等进行数据交换。MPI...

    MPI是多点接口(Multi Point Interface)的简称,是西门子公司开发的用于PLC之间通讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时,可以采用的一种简单经济的通讯方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通信卡,如CP5512/CP5611/CP5613等进行数据交换。MPI网络的通信速率为19.2Kbps~12Mbps,最多可以连接32个节点,最大通讯距离为50m,但是可能通过中断器来扩展长度。
    PROFIBUS,是一种国际化.开放式.不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时,所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

      PROFIBUS是过程现场总线的缩写,于1989年正式成为现场总线的国际标准。目前在多种自动化的领域中占据主导地位,全世界的设备节点数已经超过2000万。它由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP( Decentralized Periphery).PROFIBUS-PA(Process Automation ).PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。主要使用主-从方式,通常周期性地与传动装置进行数据交换。
    编辑本段功用
      PROFIBUS–DP:是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。专为现场级分散IO节点设计;   PORFIBUS-PA:专为过程自动化设计,适合于本质安全的场合,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。   PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构.实时多主网络。为车间级通信任务提供了大量的通信服务。   PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
    编辑本段性能
      与其它现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造.过程控制和自动化等。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想,已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认,在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40%。PROFIBUS有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持,它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。
    编辑本段结构
      PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准,以开放式系统互联网络(Open System Interconnection-OSI)作为参考模型的。该模型共有七层。 (1)PROFIBUS-DP:定义了第一.二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。 (2)PROFIBUS-FMS:定义了第一.二.七层,应用层包括现场总线信息规范(Fieldbus Message Specification - FMS)和低层接口(Lower Layer Interface - LLI)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。 (3) PROFIBUS-PA:PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外,PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1158-2标准,PA的传输技术可确保其本征安全性,而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。 注:第一层为物理层,第二层为数据链路层,第三-六层末使用,第七层为应用层。
      以太网最早由Xerox(施乐)公司创建,在1980年,DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网,包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网,采用的是CSMA/CD访问控制法,它们都符合IEEE802.3。   IEEE 802.3标准   IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准,如令牌环、FDDI和ARCNET。历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后,目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。   常见的802.3应用为:   10M: 10base-T (铜线UTP模式)   100M: 100base-TX (铜线UTP模式)   100base-FX(光纤线)   1000M: 1000base-T(铜线UTP模式)


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  • GMAC:MAC控制器 PHY:OSI模型物理层 GMAC与PHY接口支持四种模式:MII、GMII、RMII、RGMII MII: 支持lOMb/s和100Mh/s的数据速率;... 发送和接收数据时采用,4bit方式(因数据线总共有8根,故只选用低4位 G...

    GMAC:MAC控制器    PHY:OSI模型物理层

    GMAC与PHY接口支持四种模式:MII、GMII、RMII、RGMII

    MII:

    • 支持lOMb/s和100Mh/s的数据速率;
    • 100M工作模式下,参考时钟是25MHz;10M工作模式下,信号参考时钟是2.5MHz;
    • 支持全双工、半双工两种工作模式;
    • 发送和接收数据时采用,4bit方式(因数据线总共有8根,故只选用低4位  

    GMII:它是MII的逻辑扩展。两者之间的主要区别在于接口宽度和时钟频率。在IEEE 802.3z规范中,GMII兼容MII。GMII同样要使用MII管理接口,也就是MDIO接口。通过该接口可以实现对物理层芯片的配置及管理。GMII与MII的接口信号名称相同,信号的参考时钟不同。

    • 支持1000Mbps的传输速率,工作时钟为125MHz;
    • 8位宽的接收和发送数据信号;
    • 也有MDIO接口;
    • 在GMII接口工作模式下,GMll只支持全双工工作模式

    RMII:RMII,即reduced MII,它是MII的简化版

    • 支持10Mbps和100Mbps的传输速率,但不支持1000Mbps
    • 2位宽的接收和发送数据信号(因数据线总共有8根,故只选用低2位)
    • 发送和接收始终都源于一个外部的50MHz的参考时钟

    RGMII:RGMII,即reduced GMII。与GMII和MII相比,RGMII接口减少了MAC和PHY之间的引脚数量。数据信号和控制信号混合在一起,并且在工作时钟的上升沿和下降沿都采样数据。当传输速率为1000Mbps时,GMAC的工作始终为125MHz;当传输速率为100/10Mbps时,GMAC的工作始终为25/2.5MHz。

    不同接口模式主要区别:

    参考:白晗, 赵天磊, 罗莉. 一种以太网MAC控制器与PHY接口的设计与实现[C]

    PS:MDIO接口包括两根信号线:MDC和MDIO,通过它,MAC层芯片(或其它控制芯片)可以访问物理层芯片的寄存器,并通过这些寄存器来对物理层芯片进行控制和管理。MDIO管理接口如下:

      MDC:管理接口的时钟,它是一个非周期信号,信号的最小周期(实际是正电平时间和负电平时间之和)为400ns,最小正电平时间和负电平时间为160ns,最大的正负电平时间无限制。它与TX_CLK和RX_CLK无任何关系。

      MDIO是一根双向的数据线。用来传送MAC层的控制信息和物理层的状态信息。MDIO数据与MDC时钟同步,在MDC上升沿有效。MDIO管理接口的数据帧结构如:


     


     

     

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  • Xilinx ISE 千兆以太网通信基础

    千次阅读 2019-11-05 15:03:09
    有意向对以太网通信协议进行整理,不过可能整理的比较缓慢。感兴趣的话,可以先阅读阅读本文整理的参考文献。 一、以太网协议基础 1.1 以太网协议架构 1.2 以太网数据帧(802.3) ...

     

     

    前言

    为完整对以太网通信相关概念进行阐述,部分图文内容引用自参考文献。所有引用的参考文献都附在文章最后。

    千兆PHY芯片可以参考VSC8601(10/100/1000BASE-T PHY with RGMII MAC Interface)手册。也可以参考RTL8211EGVB 芯片手册。

     

    一、以太网协议基础

    1.1、TCP/IP 和 ISO/OSI

     

    ISO/OSI模型,即开放式通信系统互联参考模型(Open System Interconnection Reference Model),是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架,简称OSI。

    TCP/IP协议模型(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),包含了一系列构成互联网基础的网络协议,是Internet的核心协议,通过20多年的发展已日渐成熟,并被广泛应用于局域网和广域网中,目前已成为事实上的国际标准。TCP/IP协议簇是一组不同层次上的多个协议的组合,通常被认为是一个四层协议系统,与OSI的七层模型相对应。

    1.2、TCP/IP分层模型

    1.3、数据的封装与分用

    当应用程序用TCP传送数据时,数据被送入协议栈中,然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息(有时还要增加尾部信息),该过程如图所示。

            TCP传给IP的数据单元称作TCP报文段或简称为TCP段(TCP segment);UDP数据与TCP数据基本一致。唯一的不同是UDP传给IP的信息单元称作U D P数据报(UDP datagram),而且UDP的首部长为8字节。IP传给网络接口层的数据单元称作IP数据报(IP datagram)。通过以太网传输的比特流称作帧(Frame )。

    当目的主机收到一个以太网数据帧时,数据就开始从协议栈中由底向上升,同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识,以确定接收数据的上层协议。这个过程称作分用(Demultiplexing)。协议是通过目的端口号、源I P地址和源端口号进行解包的。

    1.4、以太网PHY和MAC

    以太网PHY和MAC对应OSI模型的两个层——物理层和数据链路层。

    物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等,并向数据链路层设备提供标准接口(RGMII / GMII / MII)。

    数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。

    问:以太网PHY是什么?

    答:PHY是物理接口收发器,它实现物理层。IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范。

    问:以太网MAC是什么?

    答:MAC就是媒体接入控制器。以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。它实现了一个数据链路层。最新的MAC同时支持10/100/1000Mbps速率。通常情况下,它实现MII/GMII/RGMII接口,来同行业标准PHY器件实现接口。

    1.5、MII/GMII接口

     MII(Medium Independent Interface)即媒体独立接口。MII总线 是在IEEE802.3中规定的一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器(MAC)相连接的通用总线。它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口,以及一个MAC和PHY之间的管理接口。数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。MII数据接口总共需要16个信号。管理接口是个双信号接口:一个是时钟信号,另一个是数据信号。通过管理接口,上层能监视和控制PHY。

    MII标准接口 用于连快Fast Ethernet MAC-block与PHY。“介质无关”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下,任何类型的PHY设备都可以正常工作。在其他速率下工作的与 MII等效的接口有:AUI(10M 以太网)、GMII(Gigabit 以太网)和XAUI(10-Gigabit 以太网)。

    此外还有RMII(Reduced MII)、GMII(Gigabit MII)、RGMII(Reduced GMII)SMII等。所有的这些接口都从MII而来,MII是(Medium Independent Interface)的意思,是指不用考虑媒体是铜轴、光纤、电缆等,因为这些媒体处理的相关工作都有PHY或者叫做MAC的芯片完成。

    MII支持10兆和100兆的操作,一个接口由14根线组成,它的支持还是比较灵活的,但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多,如果一个8端口的交换机要用到112根线,16端口就要用到224根线,到 32端口的话就要用到448根线,一般按照这个接口做交换机,是不太现实的,所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从MII简化出来的标准,比如 RMII、SMII、GMII等。

    RMII是简化的MII接口,在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线,所以它一般要求是50兆的总线时钟。RMII一般用在多端口的交换机,它不是每个端口安排收、发两个时钟,而是所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发,这里就节省了不少的端口数目。RMII的一个端口要求7个数据线,比MII少了一倍,所以交换机能够接入多一倍数据的端口。和 MII一样,RMII支持10兆和100兆的总线接口速度。

    SMII是由思科提出的一种媒体接口,它有比RMII更少的信号线数目,S表示串行的意思。因为它只用一根信号线传送发送数据,一根信号线传输接受数据,所以在时钟上为了满足100的需求,它的时钟频率很高,达到了125兆,为什么用125兆,是因为数据线里面会传送一些控制信息。SMII一个端口仅用4根信号线完成100信号的传输,比起RMII差不多又少了一倍的信号线。SMII在工业界的支持力度是很高的。同理,所有端口的数据收发都公用同一个外部的125M时钟。

    GMII是千兆网的MII接口,这个也有相应的RGMII接口,表示简化了的GMII接口。

    RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)是Reduced GMII(吉比特介质独立接口)。RGMII 均采用4 位数据接口,工作时钟125MHz,并且在上升沿和下降沿同时传输数据,因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII 所规定的10/100 Mbps 工作方式,支持传输速率:10M/100M/1000Mb/s ,其对应clk 信号分别为:2.5MHz/25MHz/125MHz。RGMII数据结构符合IEEE 以太网标准,接口定义见IEEE 802.3-2000。采用RGMII 的目的是降低电路成本,使实现这种接口的器件的引脚数从25 个减少到14 个。

                                      

    GMII接口信号
    FPGA发送信号端口
    phy_rst_n 是低电平复位信号
    gmii_tx_clk 是FPGA发送时钟,这里直接使用gmii_rx_clk即可
    gmii_tx_en 发送数据有效标志,与gmii_tx_data对齐
    gmii_tx_er 是错误标志
    gmii_tx_data 是FPGA发送给PHY的数据
    FPGA接收信号端口
    gmii_rx_clk 是PHY发送过来的时钟,FPGA通过该时钟进行采样
    gmii_rx_dv 是接收数据有效标志,与gmii_rx_data对齐
    gmii_rx_er 是错误标志,当它有效时,说明发送帧错误
    gmii_rx_data 是PHY发送过来的数据

    GMII接口按以下时序发送数据

                                      

     

     

     

    1.6、以太网数据帧(802.3)

    以太网数据帧
    以太网数据帧字段含义

     

    1.7、IP数据包格式

    IP数据以数据的形式包含在以太网数据帧中。

    IP数据包格式
    IP数据包字段含义

    1.8 UDP数据包格式

    UDP数据包以数据的形式包含在IP数据包中。

    UDP数据包格式
    UDP数据包字段含义

     

    以太网帧格式如下图所示:

                           

    • 每个以太网帧中允许包含的数据字节个数在46-1500字节范围内;
    • IP包文首部中含的16位总长度是指首部和数据之和的长度,最大数值为65535字节;
    • UDP首部里的用户数据包长度,是指当前以太网帧中的数据长度。

    UDP帧发字节顺序,可按下表顺序发送

                  

                              

               

    IP首部校验和:占16位,只检验数据报的首部、不检验数据部分(仅对IP首部20字节进行校验)。采用二进制反码求和,即将16位数据相加后,再将进位与低16位相加,直到进位为0,最后将16位取反。

    CRC校验:从目的MAC地址开始到数据段,进行校验。

     

    二、硬件架构

    千兆以太网常用物理层接口有GMII和RGMII,应用情况有所差别。GMII占用的引脚较多,RGMII可以很大程序地减少引脚的使用。因此本设计采用RGMII接口进行设计,物理层芯片采用RTL8211E。

     

    2.1、PHY芯片与RGMII简介

    RTL8211E 是由Realtek(瑞昱半导体)公司推出的10Mbit/100Mbit/1000Mbit以太网物理层芯片,有RGMII和GMII两种接口,分别对应芯片RTL8211E和RTL8211EG。RGMII接口的RTL8211E具有48个引脚,相对与64脚的GMII接口的RTL8211EG,节约控制芯片引脚,但是时钟上升沿和下降沿都有数据操作,时序控制比较复杂一些,详细信息见其数据手册。

    可以通过管理配置(控制和状态信息)接口实现对PHY芯片进行配置,通过RGMII方式进行数据传输。

    发送器

    GTX_CLK 吉比特TX..信号的时钟信号(125MHz)
    TXD[3..0] 被发送数据,上升沿发送低四位数据,下降沿发送高四位数据
    TX_CTL 发送控制
    TXEN 发送器使能信号

    注:在千兆速率下,向PHY提供GTXCLK信号,TXD、TXEN、TXER信号与此时钟信号同步。否则,在10/100M速率下,PHY提供TXCLK时钟信号,其它信号与此信号同步。其工作频率为25MHz(100M网络)或2.5MHz(10M网络)。

    接收器:

    RX_CLK 接收时钟信号(从收到的数据中提取,因此与GTX_CLK无关联)
    RXD[3..0] 接收数据,上升沿为低四位数据,下降沿为高四位数据
    RX_CTL 接收控制
    COL 冲突检测(仅用于半双工状态)

    管理配置 :

    MDC 配置接口时钟
    MDIO 配置接口I/O

    管理配置接口控制PHY的特性。该接口有32个寄存器地址,每个地址16位。其中前16个已经在“IEEE 802.3,2000-22.2.4 Management Functions”中规定了用途,其余的则由各器件自己指定。

    PHY芯片RGMII 通信时序:

    PHY芯片管理配置(控制和状态信息)接口时序(芯片型号RTL8211EGVB):

    管理帧格式:

    读写格式:

    MDC为MAC驱动时钟信号,MDIO是串行数据总线,需要连接上拉电阻保证idle状态下高电平。其中前导码包含32个比特“1”,PHY地址根据芯片引脚连接而定,此处为01.turn around域是为了防止读操作时数据冲突,在读操作过程中MAC和PHY均在第1比特处进入高阻态,PHY在第2比特处驱动MDIO接口为低电平以占据总线控制权。注意两点:第一如果时钟信号在读写操作后停止,时钟必须保证至少7个时钟周期持续翻转且MDIO高电平从而保证之前的操作完成。故在设计中可以等待一段时间后再拉低时钟使能信号。第二两个操作之间至少一个idle比特。

     

    2.2、架构设计

    PC通过网线插入RJ-45口中,再经过PHY芯片,PHY芯片与FPGA可以采用RGMII方式进行通信。

                            

    MAC内部设计结构也可以参照Altera的以太网MAC IP核,可见内部主要由发送和接收处理逻辑、缓存部分、配置与统计以及MDIO控制模块五部分组成.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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    参考文献

    作者 博客
    1、一苇度湖 Verilog实现千兆以太网传输
    2、Pushment 基于RGMII的FPGA千兆以太网设计
    3、ciscomonkey UDP千兆以太网FPGA_verilog实现(三、代码前期准备-时序要求)
      UDP千兆以太网FPGA_verilog实现(四、代码前期准备-UDP和IP协议构建)
      UDP千兆以太网FPGA_verilog实现(五、以太网帧的结构)
    4、时间看得见 千兆UDP学习调试记录(一)
      千兆UDP的Verilog实现源码
    5、LChanceea8 数据链路层之以太网协议
    6、xgbing  Triple-Speed Ethernet(tse)FPGA软核MAC测试
    7、 千兆以太网MAC控制器实现方案 - 基于Xilinx FPGA的千兆以太网控制器的开发
    8、 如何开发FPGA的以太网接口?
    9、没落骑士 FPGA设计千兆以太网MAC(1)——通过MDIO接口配置与检测PHY芯片
      FPGA设计千兆以太网MAC(2)——以太网协议及设计规划
      浅析Xilinx 三速以太网MAC IP核(仿真篇)
    10、我心狂野 以太网PHY和MAC
    11、hankscpp TCP/IP协议簇分层详解
    12、朽月 基于FPGA的千兆以太网的实现(1)
      基于FPGA的千兆以太网的实现(2)
      基于FPGA的千兆以太网的实现(3)
      基于FPGA的千兆以太网的实现(4)
    13、lzx6901152 千兆以太网TCP协议的FPGA实现
    14、always@ 基于FPGA的以太网芯片W5300的tcp/ip协议的开发
    15、Why_csdn_1 W5300网口芯片的FPGA控制协议流程
    16、强迫症高级患者 基于FPGA的千兆以太网传输实例——ARP和UDP的实现
       

     

     

     

     

     

     

     

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空空如也

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以太网采用什么方式进行通信