原创 FPGA 快捷拓展以太网

随着嵌入式行业的飞速发展，集成电路越来越向着高集成，低成本方向发展。ARM来势汹汹，几年的时间，凭借着强大的资源，灵活的开发环境以及越来越低的价格逐渐侵蚀着传统8/16/32位单片机市场。与此同时，FPGA的成本也大大降低，从原来的高高在上，遥不可及逐渐步入了大众视野。而且凭借其高集成，高性能，低功耗，以及开放的开发环境稳稳地与ARM分割嵌入式的天下。

    说到FPGA，相信很多朋友并不是很熟悉。对于我们这些习惯使用软件描述语言在单片机上工作的人来说，这种工作在硬件语言描述语言的底层器件，就显得有些困难艰涩。

    FPGA取自Field Programmable Gate Array的首个字母，代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(Gate Array)。从字面上我们不难看出，FPGA其实就是无数个门电路的集合，但是与我们传统逻辑器件不同的是，FPGA支持用户对门电路的重新编译。

    打一个比方来说：如果说我们用单片机编程，像是用固定模型的积木，去设计产品。那么FPGA就是我们从‘0’开始，先要把我们需要的积木自定义建模生产好，再拿来组建产品。

    这就意味着很多协议及功能，在FPGA里都需要我们工程师自己去独立的实现。对于PC平台用户来说TCP/IP协议，已经不是什么‘菜’了。 对于单片机平台用户来说，‘瘦身’TCP/IP也已经司空见惯了，但是对于FPGA用户来说，重新搭建一个TCP/IP协议无疑还是让人头痛的。

    而WIZnet的硬件TCP/IP协议栈，专为FPGA用户提供了一种最为高效快捷的以太网拓展方案。FPGA用户直接配置硬件TCP/IP协议栈芯片特殊寄存器，然后使用总线往里面的RAM丢数即可。操作外部RAM这个对于FPGA工程师可是最简单，也是最拿手的了。

    当然，好马配好鞍，对于FPGA用户，我们推荐使用W5300这款高速以太网芯片，内部配有128K RAM，支持8/16 bit BUS通讯及DMA，实际吞吐量可达80Mbps。

硬件连接

    W5300具有8位数据线和16位数据线两种通讯方式，通常为达到更高的通讯速率，我们选择16位数据线来进行通讯。此时地址A0可不连，使用A1到A9作为地址线。

软件设计

建立W5300工程，如下：

    首先进行寄存器读写部分编写，w5300timing文件实现W5300寄存器读写时序控制，根据W5300的读写时序要求及FPGA时钟周期对寄存器读写时数据写入，读出及延时情况进行控制；

其次对W5300进行初始化，w5300_init文件完成W5300初始化流程，调用此模块会对W5300进行软复位，MAC地址、IP地址、网关、子网掩码、缓存区等进行配置；

    对W5300初始化完成后便可以连接电脑进行PING操作看配置是否正确，后面几个文件可以根据手册及自己需要进行编写了。

    如客户需要FPGA软件参考，可以联系WIZnet BJ office，或者代理商。

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文章提供：北京博控自动化技术有限公司

编辑：Jerry

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