eth_ip_tx.v 模块是从UDP_TX_DRAM双端口中读取数据,加上MAC头 + 0800 + IP头 ,计算好IP头的checksum ,之后将数据流发送到TX_IP_FIFO中去.

图1

图2
ip_tx_st 状态机解析:
状态0: 初始化相关的数据, 将UDP_TX_DRAM 的子地址指向 1023,跳转到状态机1。
状态1: 等待1个时钟周期,跳转到状态机2。
状态2: 检查UDP_TX_DRAM 的子地址1023,查看双端口读取出的数据,看看UDP是否有数据准备发送,如果有,跳转到状态机3。
状态3: 根据读出的UDP长度,计算出IP包的长度和以太网包的长度,跳转到状态机4。
状态4: 查看FIFO是否有空间可以存储数据,如果有足够的空间,跳转到状态机5。
状态5: 首先将长度信息写入到FIFO中去,跳转到状态机6。
状态6 – 8: 写入目的MAC地址,跳转到状态机9。
状态9 – 11: 写入源MAC地址,跳转到状态机12。
状态12: 写入0800 以太网类型 ,跳转到状态机13。
状态13- 22: 写入IP头信息 ,跳转到状态机23。
状态23: 读取UDP的数据,写入到FIFO中去,跳转到状态机24。
状态24: 清除UDP双端口,写入FIFO封口信息,跳转到状态机25。
状态25: 清除相关的寄存器 ,跳转到状态机26。
状态26: UDP乒乓buffer 地址转换,跳转到状态机0。
副状态机(ip_chk_st)计算IP头checksum :
在发送ip 包时,4500, 4000, 4011 , 前面6 bytes 的信息是固定的,直接计算好checksum 即可。
状态0: 计算 length 的checksum, 跳转状态1。
状态1: 计算 源IP的checksum, 跳转状态2。
状态2: 计算 源IP的checksum, 跳转状态3。
状态3: 计算 目的IP的checksum, 跳转状态4。
状态4: 计算 目的IP的checksum, 跳转状态5。
状态5: 计算 最终的checksum结果, 跳转状态6。
状态6: 表示checksum 计算结束。
状态机的示意图如图3(注意省略了状态转移条件不满足时,停留在当前状态的箭头)所示:

图3 状态机示意图
eth_ip_tx.v 代码:
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 |
`timescale 1ns / 1ps module eth_ip_tx # ( parameter [47:0] TX_MAC_SRC = 48'h66_72_61_73_65_72, parameter [47:0] TX_MAC_DES = 48'hff_ff_ff_ff_ff_ff, parameter [31:0] TX_IP_SRC = 32'hc0a8003d, parameter [31:0] TX_IP_DES = 32'hc0a800ff, parameter IP_BUF_SIZE = 10, parameter IP_IDX_BIT = 1 ) ( input sys_clk, input udp_tx_wea, input [IP_BUF_SIZE + IP_IDX_BIT - 1:0] udp_tx_addra, input [15:0] udp_tx_dina, output [15:0] udp_tx_douta, output [17:0] ip_fifo_din, output reg ip_fifo_we = 0, input [15:0] ip_fifo_cnt, //write sync cnt, the max fifo depth is 2047 input reset ); //========================================================================= reg udp_tx_web = 0; reg [IP_BUF_SIZE - 1:0] udp_tx_addrb_sub = 0; reg [IP_IDX_BIT - 1:0] udp_tx_idb = 0; wire [IP_BUF_SIZE + IP_IDX_BIT - 1:0] udp_tx_addrb = {udp_tx_idb, udp_tx_addrb_sub}; wire [15:0] udp_tx_doutb; UDP_DRAM UDP_TX_DRAM_inst ( .clka (sys_clk), // input wire clka .wea (udp_tx_wea), // input wire [0 : 0] wea .addra (udp_tx_addra), // input wire [10 : 0] addra .dina (udp_tx_dina), // input wire [15 : 0] dina .douta (udp_tx_douta), // output wire [15 : 0] douta .clkb (sys_clk), // input wire clkb .web (udp_tx_web), // input wire [0 : 0] web .addrb (udp_tx_addrb), // input wire [10 : 0] addrb .dinb (0), // input wire [15 : 0] dinb .doutb (udp_tx_doutb) // output wire [15 : 0] doutb ); //========================================================================= reg [1:0] ip_fifo_flag = 0; reg [15:0] ip_fifo_data = 0; assign ip_fifo_din = {ip_fifo_flag[1], ip_fifo_data[15:8], ip_fifo_flag[0], ip_fifo_data[7:0]}; wire [15:0] ip_fifo_blank = 2047 - ip_fifo_cnt; //======================================================================= reg [15:0] ip_tx_len = 0; //udp包长 + 20 reg [15:0] eth_tx_len = 0; //udp包长 + 36 reg [15:0] ip_tx_cnt = 0; reg ip_chk_start = 0; reg ip_chk_end = 0; reg [23:0] ip_checksum = 16'hc511; //4500(版本,首部长度,tos) + 4000(标志,片位移) + 4011(TTL + protocol) reg [4:0] ip_tx_st = 0; always @ (posedge sys_clk) if(reset) begin udp_tx_idb <= 0; udp_tx_web <= 0; ip_fifo_we <= 0; ip_tx_st <= 0; end else case (ip_tx_st) 0: begin ip_tx_cnt <= 0; ip_chk_start <= 0; udp_tx_addrb_sub <= {IP_BUF_SIZE{1'b1}}; udp_tx_web <= 0; ip_fifo_we <= 0; ip_tx_st <= 1; end 1: begin udp_tx_addrb_sub <= {IP_BUF_SIZE{1'b1}}; udp_tx_web <= 0; ip_tx_st <= 2; end 2: begin if(udp_tx_doutb[15] == 1) begin ip_tx_st <= 3; end end 3: begin ip_tx_len <= udp_tx_doutb[11:0] + 20; eth_tx_len <= udp_tx_doutb[11:0] + 36; // des_mac(6) + src_mac(6) + 0800(2) + ip_header(20) + package_len(2) ip_chk_start <= 1; ip_tx_st <= 4; end 4: begin if( ip_fifo_blank > eth_tx_len) begin ip_tx_st <= 5; end end 5: begin // used for handle odd bytes ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= eth_tx_len - 2; // mac + 0800 + ip_header + payload ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 6; end 6: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_MAC_DES[47:32]; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 7; end 7: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_MAC_DES[31:16]; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 8; end 8: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_MAC_DES[15:00]; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 9; end 9: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_MAC_SRC[47:32]; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 10; end 10: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_MAC_SRC[31:16]; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 11; end 11: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_MAC_SRC[15:00]; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 12; end 12: begin ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= 16'h0800; // ethernet type ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 13; end 13: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= 16'h4500; // ip header ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 14; end 14: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= ip_tx_len; // ip package length ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 15; end 15: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= 16'h0000; // random value ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 16; end 16: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= 16'h4000; // flags ,fragment ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 17; end 17: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= 16'h4011; // ttl , protocol ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 18; end 18: begin if(ip_chk_end) begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= ip_checksum[15:0]; // checksum ip_fifo_we <= 1; ip_chk_start <= 0; ip_tx_st <= 19; end else ip_fifo_we <= 0; end 19: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_IP_SRC[31:16]; // src ip address ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 20; end 20: begin ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_IP_SRC[15:0]; // src ip address ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 21; end 21: begin udp_tx_addrb_sub <= udp_tx_addrb_sub + 1; ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_IP_DES[31:16]; // des ip address ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 22; end 22: begin udp_tx_addrb_sub <= udp_tx_addrb_sub + 1; ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_data <= TX_IP_DES[15:0]; // des ip address ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 23; end 23: begin if(ip_tx_cnt >= ip_tx_len) begin ip_fifo_we <= 0; ip_tx_st <= 24; end else begin udp_tx_addrb_sub <= udp_tx_addrb_sub + 1; ip_tx_cnt <= ip_tx_cnt + 2; ip_fifo_flag <= 0; // ip_fifo_data <= {udp_tx_doutb[7:0], udp_tx_doutb[15:8]}; ip_fifo_data <= udp_tx_doutb; ip_fifo_we <= 1; end end 24: begin udp_tx_addrb_sub <= {IP_BUF_SIZE{1'b1}}; udp_tx_web <= 1; ip_fifo_flag <= 2'b11; ip_fifo_data <= 16'hffff; ip_fifo_we <= 1; ip_tx_st <= 25; end 25: begin udp_tx_web <= 0; ip_fifo_flag <= 0; ip_fifo_we <= 0; ip_tx_st <= 26; end 26: // normal finished begin udp_tx_idb <= udp_tx_idb + 1; udp_tx_web <= 0; ip_tx_st <= 0; end default: ip_tx_st <= 0; endcase //========================================================================= // ip header checksum calculate reg [2:0] ip_chk_st = 0; always @ (posedge sys_clk) if(!ip_chk_start) begin ip_chk_end <= 0; ip_checksum <= 16'hc511; //4500 + 4000 + 4011 ip_chk_st <= 0; end else case(ip_chk_st) 0: begin ip_chk_end <= 0; ip_checksum <= ip_checksum + ip_tx_len; ip_chk_st <= 1; end 1: begin ip_checksum <= ip_checksum + TX_IP_SRC[31:16]; ip_chk_st <= 2; end 2: begin ip_checksum <= ip_checksum + TX_IP_SRC[15:0]; ip_chk_st <= 3; end 3: begin ip_checksum <= ip_checksum + TX_IP_DES[31:16]; ip_chk_st <= 4; end 4: begin ip_checksum <= ip_checksum + TX_IP_DES[15:0]; ip_chk_st <= 5; end 5: begin if(|ip_checksum[23:16]) ip_checksum <= ip_checksum[15:0] + ip_checksum[23:16]; else begin ip_checksum[15:0] <= ~ip_checksum[15:0]; ip_chk_end <= 1; ip_chk_st <= 6; end end 6: begin ip_chk_end <= 1; ip_chk_st <= 6; end default: ip_chk_st <= 0; endcase //========================================================================= endmodule |