以太网基础⑤UDP 协议原理与 FPGA 实现
1.今日摸鱼任务
| 学习UDP协议的数据字段格式 |
| 02_【逻辑教程】基于HDL的FPGA逻辑设计与验证教程V3.5.2.pdf 56 UDP 协议原理与 FPGA 实现 57实用性 UDP 发送逻辑设计与实现 58 实用性 UDP 接收逻辑设计与实现 |
2. UDP协议与格式
| 用户数据报协议(User Datagram Protocol , UDP)是开放式系统互联(Open System Interconnection，OSI) 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768 是 UDP 的正式规范。UDP 在 IP 报文的协议号是 17(即 0x11)。 UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议。 |
| MAC 帧中的数据段为 IP 数据报文； IP 报文中的数据段为 UDP 报文； UDP 报文中的数据段为用户希望传输的数据内容。  |
| UDP报文格式：
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| UDP 协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。 UDP 协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。但检测到错误时，UDP 不做错误校正，只是简单地把损坏的消息段扔掉，或者给应用程序提供警告信息。 |
| UDP 报文的 checksum 字段可以为正确，也可以忽略（0x0000），但不能为错，为错误一些标准的以太网工具将会将这样的数据包直接丢弃。 |
3. 以太网报文发送模块
3.1 第一种设计方案 |
| UDP 帧格式包括：前导码+帧界定符、以太网头部、IP 头部、UDP 头部、UDP 数据、FCS 数据。 |
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IDLE：空闲状态 TX_PREAMBLE：发送以太网的 7个字节的前导码和 1字节的帧首界定符状态 TX_ETH_HEADER：发送以太网头部数据状态 TX_IP_HEADER：发送 IP 头部数据状态 TX_UDP_HEADER：发送 UDP 头部数据状态 TX_UDP_DATA：发送 UDP 数据状态 TX_FILL_DATA：发送填充数据状态，当需要发送的有效数据的长度比较小的时候，导致以太网帧的数据段小于 46 字节就需要用 0 来填充到 46 字节来满足以太网帧数据段长度要求。 TX_CRC：发送 FCS 校验数据状态 TX_DLY：以太网帧间隙，千兆以太网每一帧之间都需要间隔至少 96ns 的时间。 |
3.2 高性能 UDP 发送逻辑设计 |
| 将MAC帧头、IP报头、UDP报头等看成一个整体，按照顺序依次发送这些报头后，再发送用户数据 |
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不存在状态的分支 |
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4. UDP 接收逻辑设计
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RX_PREAMBLE ：当接收到帧界定符（D5）和 5个前导码（55）时，进入到 RX_ETH_HEADER 状态，如果接收超过 7个前导码，则表明此时数据接收错误，进入 IDLE 状态 RX_IP_HEADER：判断之前获取的以太网头部数据是否正确，接收完 20 个 IP 头部书数据之后，进入 RX_UDP_HEADER 状态；若数据接收错误，进入 IDLE 状态。 RX_UDP_HEADER：判断前一个状态获取的以太网 IP 头部数据是否正确 RX_DATA：接收的数据段个数小于 18时，说明此时接收的个数较少，进入RX_DRP_DATA状态，当接收的数据个数等于以太网 UDP的帧数据段个数时，进入 RX_CRC状态，否则处于 RX_DATA 状态等待。 |
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| //简单摸一下鱼 |
