上一篇百兆網接口的設計與使用，我們接著來進行FPGA百兆網UDP(User Datagram Protocol)協議的設計。

1)UDP簡介

在此，參考博主夜雨翛然的博文“https://www.cnblogs.com/HPAHPA/p/7737531.html”關於UDP協議的簡介：“UDP傳輸與IP傳輸非常類似。你可以將UDP協議看作IP協議暴露在傳輸層的一個接口。UDP協議同樣以數據包(datagram)的方式傳輸，它的傳輸方式也是"Best Effort"的，所以UDP協議也是不可靠的(unreliable)。那麽，我們為什麽不直接使用IP協議而要額外增加一個UDP協議呢？ 一個重要的原因是IP協議中並沒有端口(port)的概念

2)UDP協議

UDP的數據包同樣分為頭部(header)和數據(payload)兩部分。UDP是傳輸層(transport layer)協議，這意味著UDP的數據包需要經過IP協議的封裝(encapsulation)，然後通過IP協議傳輸到目的電腦。隨後UDP包在目的電腦拆封，並將信息送到相應端口的緩存中。

圖 1： UDP數據格式

偽首部：只用於計算校驗和，傳輸數據時，只需要首部和數據

源IP：本設計固定為192.168.0.2

目的IP：本設計固定為192.168.0.3

UDP長度：首部+數據的長度，單位為字節

源端口: 固定為1000

目的端口 ：固定位10001

長度：首部加數據的長度，單位為字節，8+data_len;

檢驗和: 計算的是偽首部+首部+數據部分的校驗和，其計算方式是：

a、每兩個字節為一組，然後相加，相加結果為17比特，則將最高比特位與低16位進行相加，得到一個16比特的數據；

b、所有字節都相加完後，最終得到的結果再取反，就是首部的校驗和。

3）整體報文格式

參考博主洋蔥洋蔥的“https://www.cnblogs.com/cofin/p/9306770.html”博文

圖 2： UDP協議整體報文發送格式

涉及到的IP層以及MAC層報文格式，這裏就不再詳細闡述了。

4）FPGA設計與實現（討論FPGA發送部份）

UDP協議的實現本質就是將數據按照上述圖2的格式封裝打包好，但是我這裏的MAC層打包采用的是alter千兆網的MAC IP核，數據傳輸帶寬是8bit，我會將數據封裝打包好後，每個時鐘周期以8bit的速率傳輸給MAC IP核進行MAC層的封裝打包，當然，也可以不采用IP核，直接將數據封裝打包好傳送到上位機，打包部分我用了兩個fifo，一個用於包文的存儲，一個用於計算包文的個數，校驗碼會在包文進行打包前就先計算好。

a、校驗碼的設計：

列舉IP層的檢驗碼計算方式，參考代碼如下：

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1‘b0)begin
        assume_temp<= 0;
    end
    else if(add_cnt2)begin
        assume_temp <= assume_sum+ip_assume_add[143-cnt2*16 -:16];
    end
     
end


always  @(*)begin
    assume_sum <= assume_temp[16]+assume_temp[15:0];
end

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1‘b0)begin
         end_cnt2_ff0 <= 0;
    end
    else begin
        end_cnt2_ff0 <= end_cnt2;
    end
end


always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1‘b0)begin
        assume <= 0;
    end
    else if(end_cnt2_ff0)begin
        assume <= ~assume_sum;
    end
end

b、sop、eop的設計

這點我一開始理解是有錯誤的，我理解成了僅是發送數據data的第一個字節與最後一個字節，其實sop、eop指整個包文發送的第一個與最後一個字節，正確設計如下：

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1‘b0)begin
        ff_tx_sop <= 0;
    end
    else if(fifo_data_rd==1&&add_cnt1==1&&cnt1==1-1)begin
        ff_tx_sop <= 1;
    end
    else begin
        ff_tx_sop <= 0;
    end
end

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1‘b0)begin
        ff_tx_eop <= 0;
    end
    else if(fifo_data_rd==1&&end_cnt1)begin
        ff_tx_eop <= 1;
    end
    else begin
        ff_tx_eop <= 0;
    end
end

5）效果展示：

當然，這裏數據全部發ff也是不太合理的，至此，UDP數據打包發送完畢。

FPGA千兆網UDP協議實現