原创 【转】FPGA之网络编程（DE2_UDP）

http://www.360doc.com/content/12/0426/11/7769620_206630142.shtml 一文和下面的文章结合看效果比较好

前一篇文章写过关于利用DM9000A发送一些数据，通过一个回送装置，在DE2上又可以接收回来，这个程序从实际的应用来看，没有多大的用处。Altera给出的这个例子肯定是没有多大的实际价值的，他只是告诉你我们DE2能够做网络传输，仅此而已。

　　在上一篇提到，这个实验是个基础，他为后面做网络方面奠定了一个很好的基础。在这个实验的基础上，我在国外的一个论坛上下载到了一个UDP协议的发送数据的程序。下面对这个工程做一下小小的讲述。

　　这个工程从硬件方面来看，没有什么东西可讲的。但是，有一次，当我自己重新从头开始建立工程的时候，却发现出现了问题。最终，我一步一步的找到了问题的原因，问题最终出现在CPU的设定里面，在CPU设定的时候有一个cache line选项，那里面只能选择4B，不能选择32B，这里我翻查了一部分说明书，也没找到为什么是这种情况，而且NIOS II 是不公开的软核，我不知道内部的工作原理，也没有研究过。这只能当做遗留的一个困惑吧！另外一点，在SOPC里面这个工程用的是200M的时钟，已经相当快了。

　　主要来讲讲软件方面吧！在这里Altera并没有用来大家通用的socket编程，这里面，仅仅在硬件上进行操作，就是利用TCP/IP协议里面规定的一样，封装每个数据包，将数据包利用DM9000A里面给定的驱动API函数传输出去。这里面又让我学到了很多内容。主要就是封装数据包的各种格式。

　　封装主要包括以下几个方面：

　　MAC头+IP头+UDP头+发送的数据。这里就很符合TCP/IP里面讲的各个层的对应。最底层就是网络接口层（对应上面的MAC），紧接着是网络层（对应上面的IP层），上面就是传输层（这里用的是UDP协议，对应于上面的UDP头），最顶层就是应用层，这里就只有要发送的数据。这就是所有书上讲的TCP/IP协议的各个层，有了这个程序，就很容易的理解每个层之前的分工，以及他所对应的含义。

　　对于具体每个层是如何封包，每个数据又表示什么意义，这些就不一一细讲，因为这些都是固定的，如果需要，可以查看相关的书，就能看明白。了解了大框架，里面的东西就好理解了。

　　有了这些知识的储备，再来回过头看看整个工程的运作情况。首先需要计算一些封装包里的数据，包括包头长度，校验位等等。之后就是将MAC头+IP头+UDP头都封装在一个字符数组里面，以后每次打包数据的时候，放在这些包头后面就可以了。之后产生要发送的数据，进入一个无限循环，利用API函数将数据发送出去。这里，用网线将DE2和PC机连上，在PC机上，我们采用一个网络接收软件来实时接收发送的数据。这里，我采用的wireshark这款软件，从软件接收的结果来看，传输速率达到5.9Mbps，数据发送的也是正确的。说明整个工程是正确的，也是由实际意义的。

　　做一下简单的总结吧。

　　1.在这个工程下载来之后，我运行之后，是没有出现结果的。主要错误是，一个是在IDE里面编译的时候有错误，这个错误告诉我是软件的版本问题，这个问题解决的办法是将Debug文件夹删掉，这个呢，是参照以前编写C语言的经验想出来的，果然最后问题就解决了。

　　2.在随后有一次，我自己建立这个工程的时候，数据发送有问题，速度是原来的十分之一，想到了很多原因，首先就是DM90000A驱动的问题，看了一看驱动，最后发现确实是由点问题，驱动更新之后，他没有完全识别有的管脚信号，最后改了一下驱动，其次就是，在IDE控制台上，不要用printf函数，打印出发送的数据，这样的话，发送速率会减慢的。可能CPU要来做printf这个函数，而减慢吧、

　　3.最后要总结的就是这个工程的意义所在，因为这个工程奖DE2的数据发送到PC机上，这样的话，就可以为网络视频监控系统解决了最关键的一个问题，传输速率也得到了保障。但是，远远没有想到，其实在整个工作中，这一点其实不是最难点。

　　来分析一下将来的工作难点：

　　完成的工作：

　　1.前端数据的采集、缓存、VGA显示都已经很好的完成；

　　2.数据的发送，利用cpu不断发送数据也基本完成；

　　3.PC机上监控界面也开发了一部分。

　　难点工作：

　　1.在数据采集、缓存之后，如何利用cpu来不断地取数据呢，首先在硬件采集的时候，SDRAM已经用上，这样的话，在SOPC里面，就没法连接上SDRAM,这样的话就要建立一个数据通道，即是一个FIFO，但是这个FIFO的建立是很困难的，首先CPU的工作时钟是200M，像素的采集时钟是25M，要达到这样的速率匹配是很困难的；其次就是，如何在IDE里面控制数据的读以及暂停CPU的读取，因为FIFO里面肯定会出现读空的情况。

　　2.从数据发送到PC机，以及在PC机上利用VC开发一个界面，在界面的制作过程中，也遇到了很多问题。现在终于把问题解决了，利用两个线程，一个线程用来接收数据，当接收到一帧数据的时候，利用消息告诉主线程，将数据通过位图的形式画出来，这个肯定是没有问题。这里面应该是有问题的，因为PC机没有和DE2进行用户界面交换，他只是用来接收数据，没有发送命令啊以及一些等等控制命令。但是这些应该是比较好解决的，因为毕竟PC机上，C语言的调试还是比较方便的。

　　所有的难点就是在第一个上，因为我无法对这个FIFO里的数据读取，看是否正确，因为视频数据时很大的，没法看。这一点是很困惑的，所以整个系统都耽误下来了，好久都没有突破。希望在接下来的时间里，找到突破的地方。