关于FPGA实现网卡通信的方案比较报告

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1、关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 - 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 目录 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 . 一、以太网卡的组成和原理 . 1 二、目前以太网卡实现方案的介绍及优缺点分析p . 2 方案一：用单片机实现以太网卡通信 . 2 方案二：在 C/OS-II操作系统下以DM9000A和LPC2214为核心的嵌入式以太网接口实现 . 7 方案三：在C/OS-II 操作系统下基于S3C44B0X的嵌入式以太网借口的实现 . 14 方案四：在Clinux系统下以S3C44B0X为核心的嵌入式以太网接口设计 . 16 方案五：基于NIOS的嵌入式以太网接口的设计 . 1

2、9 方案六：基于FPGA的以太网卡的实现 . 24 三、初步方向 . 29 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 一、以太网卡的组成和原理 1.以太网卡的组成 网卡工作在物理层和数据链路层间 ，主要完成网络与主机之间的数据传输，其主要组成有数据链路层芯片MAC控制器和物理层芯片PHY两局部。其中，MAC是网卡最主要局部，完成数据封装和媒质接入管理2大功能，其与PHY的数据传输和控制沟通是通过标准接口GMIIMII来实现的。通常，网卡用一块EEPROM来记录网卡芯片供给商和子系统供给商的身份标识、网卡的MAC地址及

3、其一些配置等。此外，很多网卡还集有用于无盘操作的BOOTROM插槽和TANSFORMER隔离变压器。 2.以太网卡的工作原理 网卡是计算机与网络缆线间的物理接口，它不仅具有将计算机中的数字信号转换成电(或光)信号的作用，还有串并转换的作用。网卡在发送数据时，首先对通信介质上的载波进展监听。假如发现载波，那么认为其他站点正在传送信息，会继续监听。假如通信介质在一段时间之内(即帧间隙时间IFG=9.6s)没有被其他站点占用，那么此时网卡开场发送数据。网卡在发送数据的同时会继续对通信介质进展监听，以防止与其他站点发生冲突。网卡在发送数据的过程中，假如检测到冲突信号会立即停顿本次的数据发送，同时向介质

4、发送一个“阻塞” 1 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 信号，以便告诉其他站点已经发生冲突，从而丢弃那些可能还在接收的、但已受损的帧数据，并在等待一段随机时间后，对刚刚发送出错的帧数据进展重传。当重传的次数超过l6次仍有冲突发生时，网卡就会自动放弃发送该帧数据。接收数据时，网卡先对介质上传输的每个帧进展长度检测，当帧长小于64 Byte时，网卡会把该帧当作冲突碎片丢弃。假如不是冲突碎片，并且目的地址是本地地址，那么网卡对该帧进展完好性校验。最后只有通过校验的帧才被认为是有效的，网卡将它接收下来进展本地处理 。 二、目前以太网卡实现方案的介绍及优缺点分析p 方案一：用单片机实现以太网卡通信

5、 早期用单片机作为主处理器控制以太网卡芯片来实现和以太网的数据交换。由于单片机内存资小，处理速度慢，还需要对单片机外扩RAM。由于以太网的数据包最大可以有1500多字节，单片机是无法存储这么大的包的，只有放到外部的RAM里，用于进步单片机的数据传输速度和处理复杂的TCP/IP协议。单片机主要是AT89C5，网卡芯片一般是RTL8019AS。 1系统硬件构造设计 系统的硬件电路构造如图1所示。主要包括 MCU、串口通信，EEPROM和网卡芯片等单元。 2 关于FPGA实现网卡通信的方案比拟报告 RJ45EEPROM隔离变压器网卡芯片RTL8019ASMCUAT89C51MAX23232KBROM

6、图1：系统硬件框图32KBRAM 2.系统软件实现 系统软件的设计包括以太网卡控制器的驱动程序设计和上层协议软件设计。驱动程序设计有网卡芯片初始化和收发数据包程序。上层软件主要是实现TCPIP协议，由于单片机自身资有限，它的存储容量、处理速度和总线宽度等都不能像PC机那样采用标准的TCPIP协议，但可以根据系统的特点和功能，将精简的TCPIP协议嵌入到单片机中。 21网卡初始化和收发数据包程序设计 首先对RTL8019AS进展复位。当系统复位完成后，要对网卡的工作参数进展设置，即对网卡初始化，网卡的工作参数可通过对RTLS019AS内部存放器设置。RTL8019AS内部存放器有4页，与NE2000兼容的有3页，第4页不用。页选择由CR存放器的PSI，PSO位确定。在O页存放器中可以设置接收、发送状态配置以及发送缓存区的起始页与接收缓存区起、止页地址等存放器；在I页存放器中可以设置以太网接口的MAC地址和多播地址。 3 第 5 页 共 5 页