FPGA-以太网基础知识-MII接口-RMII接口-GMII接口-RGMII接口-MAC协议、UDP协议
记录学习FPGA以太网基础知识、包括MII接口-RMII接口-GMII接口-RGMII接口-MAC协议、UDP协议
文章目录
- FPGA-以太网基础知识-MII接口-RMII接口-GMII接口-RGMII接口-MAC协议、UDP协议
- 一、FPGA以太网基础框架
- 二、MAC与PHY接口类型
- 三、MAC协议
- 四、UDP协议
- 五、TCP和UDP区别
- 总结
一、FPGA以太网基础框架
由上图可得，以太网传输流程：
1、一块fpga的pcb板子以太网部分，包括FPGA芯片、PHY以太网芯片、网口接口。
2、FPGA芯片包括UDP层、IP层、MAC层，即FPGA封装好了这些硬件模块也叫IP核（这里的ip核和IP层是不同概念，IP协议指网络层，IP核指FPGA中的硬件模块），即硬件协议栈。
3、对于以太网数据传输流程来说，先将用户数据传输给FPGA中的UDP层进行UDP协议处理、再传给IP层进行IP协议处理，再传给MAC层进行MAC协议处理，再通过接口与PHY以太网芯片连接，再传给网口
二、MAC与PHY接口类型
1、MII接口（百兆）
由上图可知，MII接口是用来连接MAC和PHY的，RMII接口、GMII接口、RGMII接口同理，只是接口类型不同
MII接口是百兆，原理如下图：
当传四位数据时，25兆Hz即可满足要求百兆网络传输要求，即传输12.5M
2、RMII接口（百兆、双沿）
在RMII接口下，上升沿和下降沿都传输数据，比MII接口少两个线即可满足要求，完成传输百兆，12.5MB
3、GMII接口（千兆）
GMII接口与MII接口原理基本相同，但GMII接口为传输千兆网络。
4、RGMII接口（千兆、双沿）
RGMII接口与RMII接口原理基本相同，但RGMII接口为传输千兆网络。
三、MAC协议
MAC协议如下图
四、UDP协议
UDP协议位于 OSI 七层模型中的传输层。数据结构结构如下图：
UDP 报文中每个字段的含义如下：
源端口：这个字段占据 UDP 报文头的前 16 位，通常包含发送数据报的应用程序所使用的 UDP 端口。
目的端口：接收端计算机上 UDP 软件使用的端口，占据 16 位。
长度：该字段占据 16 位，表示 UDP 数据报长度，包含 UDP 报文头和 UDP 数据长度。因为 UDP 报文头长度是 8 个字节，所以这个值最小为 8。
校验值：该字段占据 16 位，可以检验数据在传输过程中是否被损坏。16位UDP校验和。UDP计算校验和的方法和计算IP数据报首部校验和的方法相似，但不同的是IP数据报的校验和只检验IP数据报的首部，而UDP校验和包含三个部分:UDP伪首部，UDP首部和UDP的数据部分。伪首部的数据是从IP数据报头和UDP数据报头获取的，包括源IP地址，目的IP地址，协议类型和UDP长度，其目的是让UDP两次检查数据是否已经正确到达目的地，只是单纯为了做校验用的。在大多数使用场景中接收端并不检测UDP校验和，因此这里不做过多介绍。
- 最后总体的数据格式如下图：
五、TCP和UDP区别
总结
本文对以太网基础知识，FPGA以太网框架，传输数据流程进行了学习了解，了解了MAC与PHY芯片，即数据层与物理层之间的接口类型及其区别，包括MII接口-RMII接口-GMII接口-RGMII接口。同时学习了解了，数据传输进行MAC协议和UDP协议的处理，了解协议原理。
本文主要用于后期巩固知识。
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