UDP千兆光通信整体认知与概述

Posted 2020-11-22 luxinshuo

        前几天看到群里的一个前辈说FPGA的入门就是搭建一个完整的以太网通信平台，颇有感触，就在博客平台上搭建一个以太网平台，包含多个模块，先整体驯熟一下实现的功能，再分别叙述各个模块的功能与实现。

 

整体功能：

       工程的最终实现是PC将数据通过SFP接收接口发送到PHY层，为什么是PHY物理层呢？因为为了实现与外部的光通信，仅仅有MAC层是不够的，还必须有物理层，可参考OSI模型，然后PCS_PMA(物理编码子层和物理介质子层)将接收到的数据通过AXI-SREAM接口将接收到的数据发送给三态网IP，由于三态网输出的数据为8bit，所以在第一级FIFO中对输入数据进行寄存，将8位的数据转换为64bit，将64bit的数据进行二级寄存，（why？）因为一级级寄存器中的数据是不同步的，所以还需要将二级寄存器中的数据进行再一次寄存，保证数据完全同步，毕竟是千兆以太网通信，对于数据的同步性要求较高。然后，类似于帧缓存，将同步数据在FIFO中经过寄存之后将数据发送到UDP协议栈中。协议栈将数据发送出去之后为了保证数据随时存在，将发送出去的数据经过FIFO缓存，之后再进入三态网IP，三态网IP将数据发送到PHY层，最终实现一个闭环的UDP千兆以太网测试。

       首先需要了解什么是SFP，即SFP光模块，主要成分是激光器（包括发射器和接收器）以及其他集成电路模块，平台式实现的是千兆UDP通信，就是1Gbps，此外还应该了解一下GBIC（Gigabit Interface Converter），吉比特接口转换，将千兆位的电信换转换为光信号，而SFP是GBIC的升级版，封装分销，毕竟是Small Form Plugganle的缩写。  

       期间搜索了一下UDP和TCP的区别，其实从英文名上更容易区别，TCP是Transmission Control Protocol，UDP是User Data Protocol。可以看出TCP侧重的是传输控制，所以TCP是面向连接的，提供可靠的服务，传输的数据不会丢失，没有重复，而UDP没有可靠性，TCP在用户和服务器交换数据之前，必须在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据，是全双工通信。UDP是面向报文的不可靠传输。

      关于SFP的电气接口，关键是四个两组： RD+ RD- TD+ TD-，可以看出数据的传输是差分传输的，因为ROCKET I/O具有更高的传输速度，此外还需要注意一组信号就是Tx_Disabl，即发送禁用控制信号，高电平禁用，所以在编程时需要将其拉低。