以太网模块问题及优化

  在使用以太网发送摄像头数据到PC端时，发现了之前编写以太网发送模块的两个小问题，对实际使用有一定的影响，本文将问题指出来并进行修正。

  问题一：为了方便设计，工程直接把以太网发送模块的忙闲指示信号输出作为用户端口的udp发送模块忙闲指示信号，存在的问题是用户把udp发送使能信号拉高后，udp发送模块忙闲指示信号会滞后一个时钟周期才能拉低，并不能马上拉低。

  如下图所示，udp_tx_en是提供给用户的udp发送使能信号，拉高该信号后，udp发送模块忙闲指示信号udp_tx_rdy会延迟一个时钟才会被拉低。这对于我这种喜欢通过计数rdy拉高时钟个数来记录发送报文个数的人来说，很不方便。

  tx_rdy信号是以太网发送模块的忙闲指示信号，该模块最初的设计就是两个信号复用，eth_tx_start是以太网发送模块的发送使能信号。

图1 rdy信号问题

  造成上述延时的原因是因为该以太网模块在发送用户数据的同时，可能需要发送来自PC端的ARP请求和回显请求的应答数据报文，所以需要进行调度，eth_tx_start至少会滞后eth_tx_en两个时钟周期。

图2 信号联系

图3 信号联系

  修改方式其实很简单，只需要在以太网控制模块中重新生成udp_tx_rdy信号即可，如下图所示。

图4 修改代码

  修改之后，使用ila抓取信号如下所示，当udp_tx_en拉高时，udp_tx_rdy会立即拉低，不会有延时，用户就可以通过udp_tx_rdy的状态判断能不能发送udp使能信号了。

图5 忙闲指示信号修改后时序

  问题二：前文可知，在udp_tx_en拉高后，需要至少延时两个时钟eth_tx_start才会被拉高，但是有一个信号udp_tx_data_num没有进行寄存，会出现数据丢失。造成用户发送数据包的长度错乱，因此在控制模块中增加对需要发送报文长度的寄存器，对应代码如下所示：

图6 寄存udp数据长度

  由于udp_tx_en与udp_tx_data_num对齐，而eth_tx_start滞后eth_tx_en至少两个时钟，所以不需要修改其余代码。

  然后综合工程，进行arp应答和回显请求测试，结果如下所示，证明以太网数据链路没有问题。

图7 回显应答

  然后通过网络调试助手进行回环测试，进行循环发送测试，最后网络调试助手接收和发送的数据报文保持一致，由于这上位机发送报文间隔最小为1ms，就只能测试这么多了。

图8 UDP回环测试

  上述两个问题会在特定的时候影响发送数据，所以做出了修改，在移植该工程的时候，还是需要把时钟简单约束一下，不然可能会有一些奇怪的问题。

  修改后的工程依旧可以在公众号后台回复“基于FPGA实用UDP设计”（不包括引号）获取，只不过版本变为1。如果后续出现问题依旧会在该文件夹下更新工程。

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