千兆级以太网中基于FPGA的UDP/IP协议研究

千兆级以太网是当前应用频次较高的新型网络技术,在系统兼容、交互操作、长距离传输、资源共享等各个层面具有明显优势。各行业企业应结合高质量发展主题扩大对该技术的配置比例,为其实践赋能。本文以此为背景概述了千兆级以太网,并在剖析基于FPGA的UDP/IP协议基础上,分别从背景技术、系统架构、功能模块、实验测试4个方面对一种千兆级以太网图像传输系统进行了具体探讨。

基于UDP/IP的多媒体数据传输

当前，基于ＩＰ的多媒体系统正被广泛应用，如视频会议系统、远程教学系统、远程监控和远程医疗系统等等。不同的系统采取的具体协议有所不同，但它们的共同之处就是必须传输大量的多媒体数据，如视频流或音频流。该文正是探讨如何实现在ＩＰ网上利用ＵＤＰ传输协议对多媒体数据实施高效、实时的传输。

基于UDP/IP的工业以太网络通信协议的设计

在供应者/消费者模式下,介绍了基于UDP/IP的UIIE网络协议的设计过程,包括数据报格式设计、数据报封装与解封、系统组态和UIIE程序设计.提出了工业以太网协议的性能评价方法,指出实时性是最重要的性能指标.通过模拟实验系统,进行了网络协议的实时性比较.实验结果表明,基于UDP/IP的UIIE网络协议比基于TCP/IP的通信协议具有更好的实时性,证明了UIIE网络协议的可行性和有效性.

基于UDP/IP的温室生态监控平台通信机制的研究

为解决温室监测"低端化"的问题,充分利用现有的以太网资源进行上位机与测控现场串口设备之间进行数据传输,该文设计了基于SoC芯片C8051F020与网络芯片RTL8019AS的以太网转换接口,实现了基于UDP/IP协议的以太网通信。用单片机C51语言编程实现了网卡脱离PC机环境制约下达到正常通信的功能。指出该系统具有实时性、智能化并能摆脱监控系统现场对计算机环境要求的限制等优点,具有良好的推广应用前景。

基于UDP/IP协议分布式测试高速数据传输嵌入系统设计

为了解决分布式测试系统中多节点网络化以及整个系统中数据高速传输的问题,提出了一种基于UDP/IP协议的分布式测试高速数据传输嵌入系统。该系统采用了ALTERA公司的NIOS2嵌入系统和硬件协议栈集成芯片CH395完成了分布式测试系统中高速数据传输。该系统具有扩展性能好、通用性强和稳定性高等优点,适用于大范围复杂环境区域内关键参数测试、高速数据传输的分布式测试。

千兆UDP/IP协议栈FPGA实现及其在高速成像系统中的应用

在FPGA中设计并实现了传输速率为1 000 Mbit/s的以太网UDP/IP协议栈,并将其应用在图像采集系统完成图像传输。UDP/IP协议栈分为MAC层和UDP层,MAC层完成基本以太网帧的收发,UDP层完成顶层用户数据封装。协议栈完全兼容IEEE 802.3ab千兆以太网标准,具有显式流量控制功能,解决了FPGA千兆以太网硬核媒体访问控制器移植弹性低,资源消耗大的难题。仿真与实验结果表明,协议栈资源占用率低,用户端数据率可达964 Mbit/s,在帧长度为1 472时丢包率为0%,对于1 000×1 000(pixel)面阵CMOS探测器帧频可达48 f/s,适用于嵌入式高速图像采集系统。

基于FPGA和UDP/IP协议的千兆网络图传系统

随着图像领域硬件设备的升级换代,越来越多的设备已经使用百万像素级别的图像,而传输图像的设备也成为最为基础和重要的一环.针对这类问题,本文采用简单易行的UDP/IP协议和编程灵活、实时性好的FPGA作为硬件平台.在UDP/IP中的添加图像数据报文协议,采用硬件实现该协议和图像实时显示.实验结果表明,本系统能够实现速度为865.19 Mbit/s的图像传输和实时显示,同时满足便于移植、高速传输和高度集成这三点要求.

基于FPGA的UDP/IP协议栈的研究与实现

针对视频、音频数据流的数据量大、速率高、实时性强等特点,通过深入研究UDP传输协议特点以及UDP/IP协议栈体系结构,提出采用现场可编程门阵列(FPGA)和物理PHY芯片Marvell 88E1111作为系统平台的设计方案。采用自顶向下的设计方法,完成对各个模块的整合,通过功能仿真验证系统功能,并给出UDP/IP协议栈通信仿真结果,结果表明协议栈能够按照标准UDP/IP协议对数据进行封包和解包;在XILINX公司开发的ML605硬件开发平台上测试了UDP/IP协议栈系统的通信性能,通信效率测试结果表明,实际通信效率明显优于其它实现方案。通过在FPGA内实现UDP/IP协议栈,便于系统集成且具有移植性高的特点,系统充分利用了千兆以太网更高传输带宽的优点,特别适用于大数据量的传输环境。

基于FPGA的UDP/IP网络故障排除方法

通过对比在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)的优缺点,针对UDP传输过程中容易出现故障的现象提出了一种网络故障的排除方法。将TCP的网络故障检测的机制类比移植到UDP传输,并进行适当的精简和适应性修改。以网际控制报文协议(ICMP)为载体,判别UDP传输过程中信号处理板是否正常工作、上位机端口是否占用等故障类型,辅助协议冲突处理。实验结果表明,自定义的4种网络故障类型皆能正确检出,对应故障指示灯点亮。该设计结构合理,功能完善,方便移植,在工程中已得到实际应用。

在嵌入式系统中通过TCP/IP和UDP/IP实现USB通信

文章给出了一种在嵌入式系统中通过TCP/IP和UDP/IP实现USB通信的方案。该方案通过在嵌入式系统的体系结构中引入一个ConnectivityFramework模块来实现TCP/IP和UDP/IP栈,并以USB作为网络物理传输介质来实现嵌入式设备和外部终端的通信,该体系结构具有巨大的灵活性和可扩展性。

基于UDP/IP协议的毫米波探测数据传输方案

近年来,毫米波探测技术在雷达、辐射测量和射电天文学等领域得到广泛的应用与发展。很多时候需要将毫米波探测系统接收到的数据实时传输至计算机,以便对数据进行实时处理及显示。UDP/IP协议没有建立连接的过程,它的传输效率很高,在实际网络中被广泛采用。本文提出了一种通过嵌入式系统UDP/IP协议实现毫米波探测系统数据实时传输方案,该方案经过验证传输速率和可靠性均满足设计要求,能够实现毫米波探测系统的探测数据实时传输,且具有硬件成本低,灵活性好的优点。

基于FPGA的千兆UDP/IP协议栈的实现及其在高速图像传输中的应用

设计在FPGA中实现了一套简化的千兆以太网UDP/IP协议栈,协议完全兼容IEEE802.3a千兆以太网标准,解决千兆以太网IP核移植性差和消耗FPGA资源量大的问题;设计FPGA采集CMOS摄像头图像数据的接口;利用UDP/IP协议栈完成采集的实时60f/s图像的传输;在wireshark上抓取图像数据,实验结果表明,该高速图像传输接口能够满足高速图像传输的设计预期。

BACnet/IP基于UDP的技术解析

BACnet标准是用于楼宇自控网络的数据通信协议,其作用是使不同厂商的楼宇自控设备能够实现互操作。BACnet/IP则是基于IP技术的BACnet标准,它将IP网络作为自己的局域网来构建大型BACnet网络。BACnet/IP技术的体系结构中构架于IP协议之上的是UDP协议,而不是TCP或自定义的IP协议包,这是与IP网络自身特点、BACnet标准的特点以及TCP和自定义IP协议包的特征限制等因素分不开的。本文通过技术分析说明了只有采用UDP协议,BACnet/IP技术才能够成功并高效地实现将BACnet网络构建于IP网络之上。

uIP中UDP协议实现的改进

uIP作为一种广泛使用的轻量级嵌入式TCP/IP协议栈,其UDP协议的实现还不够完善,目前最新的1.0版本中仅实现了UDP客户端,尚没有实现UDP服务端。为此,对其进行了以下三方面的改进:UDP服务端口的初始化;接收到UDP客户端数据包后的端口号判断及匹配;UDP服务端发送报文后目的端口的释放。经过以上改进后,实验证明,uIP1.0中的UDP实现了服务端的功能。

基于可靠UDP的卫星IP网关设计

TCP是面向连接的可靠点到点协议,但是由于卫星网络中典型的长延时、高误码率以及非对称带宽的特点,导致TCP通过宽带卫星网络时,信道利用率非常低。可靠UDP协议基于标准UDP协议并在应用中增加窗口、应答和重传算法来实现。网关采用该协议将TCP连接分段,在应用中明显地改善了TCP在宽带卫星信道上传输的性能,增加TCP的信道利用率。

自组织网中的IP/UDP/RTP头压缩算法

为提高IP/UDP/RTP分组数据在无线多跳自组织网上的传送效率 ,综合在单跳无线接入网络上实现包头压缩算法的基础 ,提出一种适应自组织网络结构的头压缩算法 .通过对连续IP/UDP/RTP流中冗余信息的剔除 ,以及对线性信息的预测编码 ,可以将 6 0bit的头部长度压缩到 3～ 4bit ;并通过差错控制机制 ,有效减低了发生错误后重传相关信息的概率 .这种算法可以提高话音业务的传输效率 2 0 0

基于以太网技术的光电信号检测系统

针对光信号检测传输速率低、传输距离短及检测成本高等问题,结合EP4CE115F29C7N型芯片,设计基于以太网的光电信号检测系统。该系统将光电信号采集模块采集到的信号通过AD7606采样并进行预处理后存储到片外SDRAM,同时在UDP/IP协议基础上设计以太网通信模块,将数据通过数据包的方式发送到上位机,并基于LabVIEW设计光信号采集监控系统,实现对上传数据的滤波和实时检测。通过对比输入信号和LabVIEW监控系统显示信号的一致性,验证了系统的正确性。实验结果表明:该系统可以减少光检测信号远距离传输的数据损耗,提高光电信号的检测效率,有较好的实时性和可读性,且程序移植灵活,节约并缩短了光电检测成本和系统开发时间。

基于千兆以太网高速数据记录器传输接口IP核设计

为了提高数据记录器的传输速度,提出采用千兆以太网进行数据通信。基于FPGA的以太网数据传输是目前应用较为广泛的一种传输手段,但大多数支持千兆以太网的物理芯片并未集成传输协议栈以及接口转换模块,导致其无法直接进行数据传输,针对这一问题,提出利用程序进行IP核设计的解决方案,将以太网MAC层接口以及通信协议报头封装为可根据实际需求对UDP/IP协议栈进行调整的可配置IP核。首先分模块进行流程介绍,之后对其进行封装设计,最后进行结果验证,经验证此IP核速度可达到950Mbit/s,性能较佳。

面向运动控制器的千兆以太网通信模块的设计与实现

针对传统通信方式无法满足运动控制器对传输速度和实时性要求的问题,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的千兆以太网实现方案。结合UDP/IP协议中数据帧的封装和解析过程,对MAC层、IP层以及UDP层进行一体化设计,开发了一款低成本的千兆以太网通信模块。经仿真和硬件测试,该模块的主频最高可达179.76 MHz,数据帧接收与发送之间的间隔仅为444 ns,且存储器资源使用量不到1%,满足千兆以太网的传输速率及实时性要求。除正常的以太网通信功能外,该模块还实现了数据帧的清除和重发功能以及对通信模块的IP和MAC地址进行动态配置,为实现运动控制器的以太网通信提供了低成本的解决方案。

基于FPGA的远程直流电机控制系统研究

针对外场试验中运动控制系统实时性与准确性问题,提出了以FPGA为核心的以太网传输电机运动控制系统方案;通过上位机完成对多个直流电机方向、速度、位置等的远程控制,实现了软硬件相结合;采用YT8511/H芯片、RGMII接口和Altera官方IP核搭建了FPGA的高速以太网通信接口,运用三段式状态机实现了UDP通信协议,通过增量式光电编码器完成电机位置反馈,以Verilog硬件描述语言为基础,编写了电机驱动程序和编码器信号处理程序,对系统的通信、输出脉冲以及编码器信号处理进行了实验和仿真;结果表明,系统满足远距离控制需求,定位精度可达0.09°,有较好的移植性。