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FPGA中網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的裁剪及其全硬件實現(xiàn)

２ ０ １ ３ 年 ９ 月　 計 算機 工程 與設 計　 ＣＯＭ ＰＵＴＥＲ　 ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ　 ＡＮＤ　 ＤＥＳ Ｉ ＧＮ　 Ｓ ｅ ｐ ｔ ．２ ０ １ ３ 　 Ｖｏ Ｌ 　 ３ ４ 　 Ｎｏ ． ９ 　 第３ ４ 卷 第 ９ 期　 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ中 網(wǎng)絡通信 協(xié)議棧的裁剪及其全硬件實現(xiàn)　 蔣 滬 生 ，柴 志 雷 ，鐘 傳 杰　 （ 江南 大學 物聯(lián)

網(wǎng)學 院 輕 工過程 先進控 制教 育部 重點 實驗 室 ，江蘇 無錫 ２ １ ４ １ ２ ２ ） 　 摘 要 ：針 對 基 于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的嵌 入 式 系統(tǒng) 中軟 件 網(wǎng)絡 協(xié) 議 棧 需要 內(nèi)置 Ｃ Ｐ Ｕ 的 不 足 ， 闡 述 了采 用 全 硬 件 方 式 實 現(xiàn) 網(wǎng)絡 協(xié) 議 �！� 的必 要 性 ，，并 提 出 了適 合 的 網(wǎng)絡 通 信 協(xié)議 棧 裁 剪 方 案 。該 協(xié) 議 棧 包含 精 簡 的 ＵＤ Ｐ、Ｉ Ｐ 、 以 及 ＭＡＣ 層 驅(qū) 動 ， 可 完 成 常 規(guī) 的　 網(wǎng)絡通信 。協(xié)議棧 完全采 用硬件描述語 言編寫 ，并在 Ｆ Ｐ ＧＡ 中實現(xiàn) 。實驗 結(jié)果表 明，該協(xié)議棧 只 占用 ２ Ｋ邏輯 資 源，能以　 １ ０ ０ Ｍｂ ｐ ｓ 的速率在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ與 Ｐ Ｃ之 間進行數(shù)據(jù)傳輸 ，為基于 Ｆ Ｐ ＧＡ的 系統(tǒng)調(diào)試及運行提 供 了一種簡 易的 高速通信手段 。 　 關 鍵 詞 ： 網(wǎng)絡 通 信 ；硬 件 協(xié) 議 棧 ；Ｕ ＤＰ ／ Ｉ Ｐ協(xié)議 ；現(xiàn) 場 可 編 程 門陣 列 ；硬 件 實現(xiàn)　 中 圖法 分 類 號 ：Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 　 文 獻 標 識 號 ：Ａ 　 文 章 編 號 ：１ ０ ０ ０ — ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ３ ）０ ９ — ３ ０ ７ ４ — ０ ４ 　 Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｆ ｕ ｌ ｌ 　 ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ 　 ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｏ ｆ 　 ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｅ ｄ 　 ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ 　 ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ 　 ｓ ｔ ａ ｃ ｋ 　 ｉ ｎ 　 ＦＰＧＡ　 Ｊ Ｉ ＡＮＧ　 Ｈｕ — ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｃ ＨＡＩ 　 Ｚ ｈ ｉ — ｌ ｅ ｉ ，Ｚ ＨＯＮＧ 　 Ｃ ｈ ｕ ａ ｎ － ｊ ｉ ｅ 　 （ Ｋｅ ｙ 　 Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ 　 ｏ ｆ 　 Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ 　 Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ 　 Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ 　 ｆ ｏ ｒ 　 Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 　 Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ （ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ 　 ｏ ｆ 　 Ｅｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） ， 　 Ｓｃ ｈ ｏ ｏ ｌ 　 ｏ ｆ 　 Ｉ ｏ Ｔ　 Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｎ ａ ｎ 　 Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｗ ｕ ｘ ｉ 　 ２ １ ４ １ ２ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ） 　 Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ 　 ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ 　 ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ 　 ｓ ｔ ａ ｃ ｋ 　 ｂ ｙ 　 ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ 　 ｎ ｅ ｅ ｄ 　 ｔ Ｏ 　 ｕ ｓ ｅ 　 ａ ｎ 　 ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ 　 ＣＰ Ｕ　 ｃ ｏ ｒ ｅ ．Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ 　 ａ

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