大猪蹄子的个人博客

大猪蹄子

【技术 FPGA-6】猪蹄UDP开源接口

2026 / 8 / 12

简介

  • Github链接：GitHub - BigPig-Bro/udp

  • 这是一个UDP（带ARP\ICMP（ping)）的通用接口工程汇总，目前提供了A7平台上的RGMII、GMII接口范例，未来考虑增加SGMII、XGMII等支持，调试答疑见【技术 FPGA-5】调试FPGA网口（UDP）常见问题

  • UDP已单独整理封装接口，范例提供回环和主动测试两个外围测试

  • 范例环境

    • rgmii_1g_8b_loop：基于A7平台+RGMII接口的测试例程

    • gmii_1b_8b_loop：基于A7平台+GMII接口的测试例程

  • 目前该UDP接口参数如下：

    • 支持被动ARP（PC可以ARP访问到FPGA

    • 支持被动ICMP部分（PC可以ping到FPGA，该功能payload固定32字节（Windows默认），linux测试请注意）

    • 支持自动计算FCS（你只管喂中间的数据就行

    • 支持自动增加SFD（你只管喂中间的数据就行

    • 支持自动补0（数据段低于18个字符的自动补零，避免触发以太网帧最小60字符限制

UDP核文件结构

1-rgmii_1g_8b_loop

udp_top：接口的顶层文件，负责模块连接

  • gmii_top：对外的顶层文件，负责输入输出gmii格式的数据

    • gmii_tx：负责将数据添加SFD头、补0以及FCS尾

    • gmii_rx：负责检测数据并去掉SFD头

    • gmii2rgmii：负责gmii和rgmii接口互转

      • rx_dly_pll：idelay需要的200M时钟

      • IDDR：rgmii需要的串并转换

      • ODDR：rgmii需要的串并转换

  • rx_mux：负责识别icmp和arp单独发出去，其余发给user

  • icmp：负责识别是不是当前FPGA的ping报文，并响应回复

  • arp：负责识别是不是当前FPGA的arp报文，并响应回复

  • tx_mux：负责轮询icmp\arp\user数据需求

2-gmii_1g_8b_loop

udp_top：接口的顶层文件，负责模块连接

  • gmii_top：对外的顶层文件，负责输入输出gmii格式的数据

    • gmii_tx：负责将数据添加SFD头、补0以及FCS尾

    • gmii_rx：负责检测数据并去掉SFD头

    • gmii_io：负责gmii数据收发和接收idelay调节

      • rx_dly_pll：idelay需要的200M时钟

  • rx_mux：负责识别icmp和arp单独发出去，其余发给user

  • icmp：负责识别是不是当前FPGA的ping报文，并响应回复

  • arp：负责识别是不是当前FPGA的arp报文，并响应回复

  • tx_mux：负责轮询icmp\arp\user数据需求

接口时序

目前所有例程的UDP对User接口相同

  • i_rst_n：低电平复位

  • 输出接口

    • o_usr_rx_data ：输出的用户数据，从MAC开始，无SFD，有补0和FCS

    • o_usr_rx_valid：输出的用户数据 valid，高电平有效

    • o_usr_rx_last ：输出的用户数据 valid last，高电平有效

  • 输入接口

    • i_usr_tx_data ：输入的用户数据，从MAC开始，无SFD、补0和FCS

    • i_usr_tx_wr ：输入的用户数据 valid，高电平有效

    • i_usr_tx_last ：输入的用户数据 valid last，高电平有效

  • o_tx_busy ：发送接口忙，高电平有效

范例介绍

  • 测试环境：

    • rgmii_1g_8b_loop：XI050CD/XI050AB板载网口

    • gmii_1g_8b_loop：XI050CD+gmii模块

  • 范例其他工程文件：

    • loop_top：将用户数据原文返回

    • test_top：根据串口字符0 1 2执行不同测试数据，优先级高于loop_top

      • 0-什么也不干（上电默认）

      • 1-每秒发送一个Payload包（默认1024字节，Parameter可配）

      • 2-以最小帧间隔发送Payload包（测试最大带宽，rgmii/gmii一般在970Mbps

测试流程

  1. 所有例程接口一致，因此以下测试流程也一致

  2. PC网口配置IP为192.168.1.100，子网掩码255.255.255.0，网关（不需要）192.168.1.1，DNS（不需要）4.4.4.4

  3. 如果只尝试ARP和PING，直接给XI050CD烧录top.bit；如果想要测试串口指令，需要自行修改MAC

  4. 连接PC网口与XI050CD对应约束的网口（别插错了

  5. 打开CMD，尝试ping 192.168.1.210，能通

  6. 打开任务管理器，打开串口助手，发送字符1，回复>1，此时能看到网口带宽8Kbps（设定的每个包1024字节，每秒发一次）。当然你愿意开网络调试助手，也看得到，就是字符有点多

  7. 发送字符2，回复>2，此时能看到网口带宽970Mbps（如果你开了Wireshark或者网络调试助手会更低一点，因为显示不出来卡死了

  8. 发送字符0，回复>0，一切归于平静

  9. 打开网络调试助手，在UDP模式，目的IP192.168.1.210：8000，随便发点12345，FPGA回复原文

  10. 测试全部完成

可能的问题

  1. o_tx_busy会有一定延迟，万一你发出去的数据刚好和icmp\arp撞了呢？（虽然概率极小，因为arp一般只会执行一次，icmp的ping也需要人为执行

  2. 没有处理rx_err和tx_err。真有人在乎这个？

  3. UDP报文的ID号固定。真有人在乎这个？

  4. UDP报文的check sum固定0。真有人在乎这个？

  5. ARP的目的IP MAC 端口应该引出来，谁来arp，FPGA就跟谁通信，而不是现在这样写死，然后重编译

  6. 范例的loop_top和test_top可能打架。真有人在乎这个？

  7. 默认MTU 1500，支持巨型帧（没测试，反正接口没限制）。真有人在乎这个？

版本更新

260812：初始版本
260814：更新GMII版本