七、綜合項(xiàng)目實(shí)踐課——千兆網(wǎng)項(xiàng)目專題課

【問(wèn)題7.1】千兆網(wǎng)課程里的udp和百兆網(wǎng)通用的嗎?

答：本課程講述的是千兆網(wǎng)，對(duì)于百兆網(wǎng)來(lái)說(shuō)，UDP IP MAC和ARP協(xié)議都是相同的，

不同的是MAC IP核、FPGA和PHY芯片的接口不同。

本課程提供的是千兆網(wǎng)的工程，如果要使用百兆網(wǎng)，需要根據(jù)上面的內(nèi)容來(lái)修改。

【問(wèn)題7.2】千兆網(wǎng)課程有實(shí)現(xiàn)TCP協(xié)議嗎?

答：本千兆網(wǎng)課程實(shí)現(xiàn)的是UDP協(xié)議，沒(méi)有TCP協(xié)議。

【問(wèn)題7.3】請(qǐng)問(wèn)下，三速以太網(wǎng)IP核配置時(shí)，32bit對(duì)齊選項(xiàng)的意義在哪里?

答：在接口為32bit時(shí)，每個(gè)VLD有效時(shí)的數(shù)量是4個(gè)字節(jié)。由于MAC頭是14字節(jié)，不是4的整數(shù)倍，

在發(fā)送方向，在補(bǔ)上MAC頭后，

必須調(diào)整數(shù)據(jù)(拿出2字節(jié)與MAC頭最后2字節(jié)湊成一個(gè)4字節(jié)的有效數(shù)據(jù))，這樣處理比較麻煩。

同時(shí)道理，接收方向，去掉14字節(jié)MAC頭后，

會(huì)有一個(gè)VLD多出2字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，這樣調(diào)整也麻煩。為此，MAC IP核里有一個(gè)功能，

就是32位對(duì)齊功能。該功能決定，在SOP位置時(shí)，

最高2字節(jié)是否為無(wú)效數(shù)據(jù)。 當(dāng)是無(wú)效數(shù)據(jù)模式時(shí)，發(fā)送方向插入2字節(jié)無(wú)效數(shù)據(jù)+14字節(jié)MAC頭;

在接收方向，刪除前16字節(jié)MAC頭，剩下就是效數(shù)據(jù)。這樣處理就方便很多了。

【問(wèn)題7.4】 只要勾選了32bit對(duì)齊功能，IP核自動(dòng)添加2字節(jié)的無(wú)效數(shù)據(jù)?

答：勾選對(duì)齊后，接收方向?qū)h除無(wú)效數(shù)據(jù)，直接輸出數(shù)據(jù)，即SOP位置的高2字節(jié)也是有效的，

一直到EOP位置。發(fā)送方向，認(rèn)為從SOP到EOP的位置都是有效的。

不勾選的話，接收方向，IP核輸出、SOP位置的高2字節(jié)是無(wú)效數(shù)據(jù)。

發(fā)送方向，進(jìn)到IP核的數(shù)據(jù)里，將SOP位置的高2字節(jié)視為無(wú)效數(shù)據(jù)。

【問(wèn)題7.5】如下圖所示，當(dāng)使用了PAD_EN功能時(shí)，接收方向，會(huì)將PAD去掉，但實(shí)際上沒(méi)有去除，是怎么回事?

答：請(qǐng)看下面描述：第一段，當(dāng)值小于600，該域反映的是長(zhǎng)度，才會(huì)繼續(xù)檢查PAYLOAD長(zhǎng)度，

進(jìn)而才會(huì)有REMOVAL。

當(dāng)值大于600時(shí)，該域反映的是類型而已，則不會(huì)REMOVAL。

【問(wèn)題7.6】課程里會(huì)包含TCP協(xié)議嗎?

答：TCP協(xié)議使用邏輯實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，所以本課程不會(huì)包含此部分內(nèi)容。

【問(wèn)題7.7】RGMII支持10M/100M/1000M三種模式嗎?

答：RGMII是"吉比特介質(zhì)獨(dú)立接口"的含義，即1000M的傳輸接口。其他幾種接口包括GMII、MII等。

注意一下，10M/100M/1000M三種模式，指的是該“芯片”支持這三種接口，不是說(shuō)RGMII支持。

當(dāng)芯片采用了RGMII或GMII時(shí)，就傳輸1000M;當(dāng)采用了MII 100M時(shí)，就是傳輸100M。

注意的是，RGMII和MII的部分管腳是可以復(fù)用的。

【問(wèn)題7.8】千兆網(wǎng)配置寄存器的定義代碼中，下面兩個(gè)IP核數(shù)據(jù)手冊(cè)中沒(méi)有說(shuō)明，是什么作用的?

答：第一行語(yǔ)句的作用是“等待10000個(gè)時(shí)鐘周期”。目的是當(dāng)完成前面的配置后，等待10000個(gè)時(shí)鐘后，再去配置下面的寄存器。這是因?yàn)橛袝r(shí)

候，配置完上面寄存器后，有可能要等一段時(shí)間才起作用，所以要等一等。這個(gè)“等待”功能是FPGA里面代碼實(shí)現(xiàn)的。

第二句作用是測(cè)試使用的，可以刪除，在調(diào)試時(shí)看看接口是否正確。

【問(wèn)題7.9】本項(xiàng)目有沒(méi)有配置外部的PHY芯片?

答：本項(xiàng)目是沒(méi)有配置的，因?yàn)槟J(rèn)PHY芯片是不用配置就能正確使用的。

【問(wèn)題7.10】、百兆網(wǎng)和千兆網(wǎng)的區(qū)別是什么?

答：1. IP核是一樣的

2. 千兆網(wǎng)使用的是GMII接口，百兆網(wǎng)則是MII接口。gmii數(shù)據(jù)線是8位;MII接口使用是4位數(shù)據(jù)線，也就是TXD低4位和RXD低4位。

3. 時(shí)鐘頻率不同，千兆網(wǎng)是125M，百兆網(wǎng)是25M時(shí)鐘。

4. 百兆網(wǎng)的TX時(shí)鐘來(lái)自于PHY芯片，芯片管腳使用的是tx_clk，而不是gtx_clk。

5. MII接口的4位數(shù)據(jù)線，是先發(fā)1個(gè)字節(jié)的低4位，再發(fā)高4位。

【問(wèn)題7.11】老師，咱們千兆網(wǎng)項(xiàng)目中，為啥用sharkwire抓包的時(shí)候 最大傳輸速率到不了千兆呢?

答：因?yàn)榘膫鬏數(shù)臅r(shí)候，會(huì)有消耗的，例如包與包之間有幀間隙，并且每個(gè)包會(huì)有前導(dǎo)碼和FCS部分。因此達(dá)不到理論的千兆。

【問(wèn)題7.12】請(qǐng)問(wèn)一下在千兆網(wǎng)工程里，初始化mac IP核時(shí)，signaltapii有些reg_cnt剛開(kāi)始時(shí)，add_wdata會(huì)出現(xiàn)一小段莫名其妙的數(shù)據(jù)，是怎么回事 ?

答：請(qǐng)注意這個(gè)signaltap采樣的時(shí)鐘一定要跟代碼模塊的時(shí)鐘一致。

SignalTap使用教程：http://www.mdy-edu.com/jishuwenz/2019/1210/107.html

【問(wèn)題7.13】在千兆網(wǎng)的rx_filter模塊中，讀數(shù)據(jù)的時(shí)候?yàn)槭裁从胊dd_cnt=m_empty==0，這個(gè)信息FIFO的不空作為讀條件?

答：信息FIFO非空，表示數(shù)據(jù)FIFO中存有一個(gè)完整的包文，因?yàn)樾枰袛喟氖欠裾_，所以需要數(shù)據(jù)FIFO中保存一個(gè)完整包文之后再讀出。

由于本模塊需要將32位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成16位的，計(jì)數(shù)器cnt數(shù)兩次，表示數(shù)據(jù)FIFO需要兩個(gè)時(shí)鐘讀出一次，當(dāng)遇到最后eop的時(shí)候，

由于可能存在無(wú)效字節(jié)，所以當(dāng)無(wú)效字節(jié)為2個(gè)或者3個(gè)的時(shí)候，計(jì)數(shù)器只需要數(shù)一次就夠了。

【問(wèn)題7.14】在千兆網(wǎng)的rx_filter模塊中，信息FIFO深度為什么設(shè)置為32，設(shè)置為1就可以了吧?

答：這里設(shè)置為32只是順手而為，而且占用的資源也不是很多，所以就沒(méi)有進(jìn)行修改，深度改為1也是可以的。

【問(wèn)題7.15】在udp發(fā)送的過(guò)程中，假設(shè)源端口為0x1234，目的端口為0x5678，那么發(fā)送的是12345678還是56781234?

答：發(fā)送的時(shí)候是按照12345678來(lái)發(fā)送的。

【問(wèn)題7.16】為什么udp協(xié)議在發(fā)送和接收的時(shí)候，源端口和目的端口順序會(huì)反?

答：包文的協(xié)議時(shí)固定的，只會(huì)按照源地址加目的地址的格式發(fā)送。

1. FPGA發(fā)送的時(shí)候，F(xiàn)PGA產(chǎn)生包文，端源端口是1234，目的端口是5678。然后發(fā)送格式是源+目，因此發(fā)送的是1234_5678

2. FPGA接收的時(shí)候，PC產(chǎn)生包文，源端口是5678，目的是1234，然后發(fā)送的是源+目，因此是5678_1234。

【問(wèn)題7.17】請(qǐng)問(wèn)一下，我編譯千兆以太網(wǎng)的時(shí)候，為什么把這個(gè)clogb2文件添加進(jìn)去就會(huì)報(bào)錯(cuò)，說(shuō)是sv文件?還有這個(gè)文件有什么作用?謝謝

答：clogb2不是一個(gè)完整的module文件，它是被用include的方法加入代碼中的。它不需要加到工程上，所以可以把它去掉。

【問(wèn)題7.18】請(qǐng)問(wèn)下，在做練習(xí)工程的時(shí)候，需要自己設(shè)計(jì)MAC首部發(fā)送電路，MAC首部14字節(jié)，但數(shù)據(jù)位是4字節(jié)的，我需要定義 發(fā)送首部的計(jì)數(shù)器，這里4是不能被14整除的，我應(yīng)該怎么處理?

答：1、可以在設(shè)計(jì)代碼的時(shí)，把產(chǎn)生的mac頭、IP頭、UDP頭拼接起來(lái)的時(shí)候，在最高位補(bǔ)2字節(jié)的無(wú)效數(shù)據(jù)零。

2、或者在mac_ip核進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，具體可以查看相關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)附：數(shù)據(jù)手冊(cè)在打開(kāi)IP核后如圖所示位置查看

【問(wèn)題7.19】千兆網(wǎng)轉(zhuǎn)百兆網(wǎng)的時(shí)候，需要給phy芯片一個(gè)參考時(shí)鐘，是怎么給的?

答：開(kāi)發(fā)板上有一個(gè)12M的時(shí)鐘芯片，是給phy芯片的。外部晶振的事，跟FPGA無(wú)關(guān)

【問(wèn)題7.20】我的采樣時(shí)鐘就是模塊的工作時(shí)鐘(always塊里的);現(xiàn)在從MAC_IP核輸出的數(shù)據(jù)不正確，根據(jù)常見(jiàn)問(wèn)題PDF里問(wèn)題1和6的解答，

有兩種情況，如果時(shí)鐘沒(méi)問(wèn)題那就有可能是IP核的輸入信號(hào)有問(wèn)題。我對(duì)應(yīng)的代碼和signaltap采集到的數(shù)據(jù)如圖：

請(qǐng)問(wèn)這種情況下，輸入的數(shù)據(jù)算是正確的嗎?

答：結(jié)果是正確的。原因同上【問(wèn)題9】

【問(wèn)題7.21】再設(shè)置好電腦的IP地址之后，把界面關(guān)掉，然后再打開(kāi)就沒(méi)有了，需要重新設(shè)置，怎么解決?

答：

1、點(diǎn)擊左下角的WIN圖標(biāo)，輸入CMD然后回車，打開(kāi)DOS模式窗口。

2、在DOS命令行提示符下直接輸入：“netsh winsock

3、reset”，然后回車，會(huì)提示需要重啟，不要管它。

4、在DOS命令行提示符下直接輸入：“netsh int ip reset

5、reset.log”，然后回車，提示重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)完成此操作。

6、關(guān)閉DOS窗口，重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，問(wèn)題解決。

【問(wèn)題7.22】千兆網(wǎng)我們的和用mdio接口的有什么區(qū)別? 我們的教程是沒(méi)有用到這個(gè)接口的

答：MDIO接口是用來(lái)配置外部的PHY芯片的，不是用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，也就不是做網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用的。 當(dāng)您需要配置外部的PHY芯片時(shí)，可以使用MDIO接口，否則可以不用。

【問(wèn)題7.23】請(qǐng)問(wèn)千兆網(wǎng)工程里，輸入給MAC_IP核的ff_rx_rdy信號(hào)為什么直接置1?跟速率和帶寬有關(guān)嗎?

答：rdy表示下游模塊準(zhǔn)備好指示信號(hào)，如果準(zhǔn)備好了就為1，沒(méi)準(zhǔn)備好就為0。 在本案例中，下游模塊是rx_mac_analy模塊，該模塊支持rtl8122_a_mac_ip模塊任意速度的數(shù)據(jù)，

即無(wú)論怎么來(lái)，下游模塊都能接收并正確處理，所以在此處置為1(時(shí)刻準(zhǔn)備好)就可以了

【問(wèn)題7.24】請(qǐng)問(wèn)，一個(gè)基礎(chǔ)問(wèn)題，千兆網(wǎng)工程里多個(gè)模塊都調(diào)用了FIFO，在不同模塊里調(diào)用的fifo的例化名(比如：u_dfifo)能否重復(fù)?

答：可以試試操作，在不同模塊是可以重復(fù)的。

【問(wèn)題7.25】這個(gè)是因?yàn)镮P核沒(méi)有破解嗎?

答：這個(gè)錯(cuò)誤就是高版本生成的工程在低版本中打開(kāi)出現(xiàn)的編譯錯(cuò)誤，用高版本的quartus打開(kāi)即可(如18版本的)

【問(wèn)題7.26】千兆網(wǎng)課程使用的是哪個(gè)PHY芯片?

答：本課程使用的是MP801芯片，使用提RTL8211芯片。但課程中，幾乎沒(méi)有涉及到PHY芯片的內(nèi)容，PHY芯片使用的是默認(rèn)配置。對(duì)于其他PHY芯片，也是通用的。

【問(wèn)題7.27】千兆網(wǎng)課程是ALTERA，是否與XILINX的通用?

答：本課程主要涉及到各個(gè)協(xié)議的RTL實(shí)現(xiàn)，這部分代碼是通用的。但有一個(gè)MAC IP核，本課程的工程是使用ALTERA的，XILINX的亦有相同的IP，需要您移植。

總的來(lái)說(shuō)，MAC IP占整個(gè)課程的比重不大，大概是5%的內(nèi)容。

【問(wèn)題7.28】您的UDP教程里面包不包含ARP和CRC328bit這兩個(gè)地方的講解?

答：有arp的講解，但crc就不包括。

【問(wèn)題7.29】千兆網(wǎng)課程的源碼中有相應(yīng)的tb仿真代碼嘛?

答：沒(méi)有，但如果要驗(yàn)證功能正確性可以上板驗(yàn)證和仿真文件

【問(wèn)題7.30】請(qǐng)問(wèn)下載程序后，電腦檢測(cè)不到本地以太網(wǎng)，把程序刪除又可以檢測(cè)?

答：可能程序里有復(fù)位管腳，把這些PHY芯片復(fù)位了。

【問(wèn)題7.31】以太網(wǎng)通信中，抓包工具wireshark能抓到 但網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手收不到 是怎么回事?

答：可能性有如下幾種，請(qǐng)逐一排除。

1. IP地址不正確，請(qǐng)檢查IP地址，尤其注意目的IP和源IP的區(qū)別

2. 端口號(hào)不正確，請(qǐng)檢查端口號(hào)，尤其注意目的端口和源端口的區(qū)分。

3. 目的MAC地址不正確，可以嘗試發(fā)送廣播包文(非ARP包文)測(cè)試。

4. 包文過(guò)短，小于60字節(jié)。

【問(wèn)題7.32】工程仿真的前導(dǎo)碼后為什么有兩個(gè)字節(jié)的0呢? 按理說(shuō)應(yīng)該緊跟目的MAC地址 圖中e8 6a就是目的MAC開(kāi)頭.

答：MAC IP核的有一個(gè)32bit對(duì)齊的功能，關(guān)于該功能意義，請(qǐng)看【問(wèn)題7.3】。

如果出現(xiàn)上圖中問(wèn)題，有可能是MAC IP核中的32bit對(duì)齊功能設(shè)置有誤。

【問(wèn)題7.33】千兆網(wǎng)項(xiàng)目中，是否包括TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)?

答：千兆網(wǎng)項(xiàng)目是使用的UDP協(xié)議，而非TCP協(xié)議。

目前來(lái)說(shuō)，TCP協(xié)議由于有握手機(jī)制、重發(fā)機(jī)制等功能，在邏輯上實(shí)現(xiàn)相當(dāng)困難，暫未看到商用的案例。

【問(wèn)題7.34】高速采集后的數(shù)據(jù) 是存到內(nèi)存或者flash嗎 ?

答：激光項(xiàng)目：采集到數(shù)據(jù)后，內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算和處理，并將結(jié)果通過(guò)千兆網(wǎng)上傳到上位機(jī)。

大數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目：從光纖采集到數(shù)據(jù)后，保存到DDR3中，然后讀出送到PCIE上位機(jī)。

【問(wèn)題7.35】請(qǐng)問(wèn)插上千兆網(wǎng)模塊后，PING不通?

答：千兆網(wǎng)模塊是一個(gè)基于PHY層的模塊，不是完整的網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)的是PHY層的協(xié)議，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)MAC層、TCP/IP層協(xié)議。

因此，不可能PING通(因?yàn)镻ING功能是在TCP/IP層實(shí)現(xiàn)的)。要實(shí)現(xiàn)PING功能，需要編寫(xiě)FPGA程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

【問(wèn)題7.36】插上設(shè)備后，電腦識(shí)別成百兆網(wǎng)問(wèn)題?

答：上電后，電腦與千兆網(wǎng)模塊之間會(huì)開(kāi)展自協(xié)商對(duì)話，根據(jù)雙方的環(huán)境確定通信速率。如果希望工作在1G，而實(shí)質(zhì)協(xié)商成100M，則依次按如下檢查。

1. 檢查電腦網(wǎng)卡是否支持1G，具體請(qǐng)看網(wǎng)卡設(shè)置

2. 檢查網(wǎng)線是否支持1G，有類型的要求。

3. 換臺(tái)電腦試試

4. 以上都測(cè)試過(guò)后還不行，請(qǐng)找指導(dǎo)老師確認(rèn)。

審核編輯：湯梓紅