本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的TCP協(xié)議的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

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【摘要】：進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái),人類社會(huì)已經(jīng)逐步跨入數(shù)字化、信息化時(shí)代。信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為推動(dòng)人類生活方式發(fā)生轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要因素。The Internet of Things(物聯(lián)網(wǎng))、Cloud Computation(云計(jì)算)、Big Data(大數(shù)據(jù))的提出更是信息技術(shù)發(fā)展到新階段的一個(gè)重要標(biāo)志�，F(xiàn)階段信息技術(shù)的一個(gè)重要依托就是高速互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。而要實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng),必須克服高時(shí)延和低吞吐量這兩個(gè)缺點(diǎn)。TCP/IP協(xié)議的硬線化是解決上述問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。為此,世界各國(guó)也都在該項(xiàng)技術(shù)上投入了巨大的人力和物力。本文對(duì)TCP/IP協(xié)議硬線化過(guò)程中的關(guān)鍵流程TCP協(xié)議的硬線化進(jìn)行了深入的研究。本文以IEEE的RFC793協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn),在查閱了大量參考文獻(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)資源的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于FPGA的TCP卸載引擎。本設(shè)計(jì)的主要由三大部分構(gòu)成:TCP發(fā)送處理模塊、定時(shí)/計(jì)數(shù)模塊以及TCP接收處理模塊。其中TCP發(fā)送處理模塊是本設(shè)計(jì)的核心部分,它主要負(fù)責(zé)校驗(yàn)和的產(chǎn)生,數(shù)據(jù)的封裝,發(fā)送報(bào)文的緩存,狀態(tài)的跳轉(zhuǎn),相關(guān)控制信號(hào)的產(chǎn)生,數(shù)據(jù)流量的控制以及重傳超時(shí)時(shí)間閾值的調(diào)整;定時(shí)/計(jì)數(shù)模塊主要負(fù)責(zé)記錄TCP報(bào)文的發(fā)送以及傳輸時(shí)間,以供TCP發(fā)送處理模塊使用。TCP接收處理模塊主要負(fù)責(zé)接收?qǐng)?bào)文的解析、校驗(yàn)以及緩存。本設(shè)計(jì)以Xilinx的EDA設(shè)計(jì)套件ISE 14.7為軟件編程平臺(tái),采用Verilog HDL為編程語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬線邏輯電路。以ISE自帶的波形仿真軟件Isimulator為工具進(jìn)行了功能上的仿真,仿真過(guò)程主要分為2個(gè)部分:模塊的仿真和系統(tǒng)級(jí)仿真。當(dāng)子模塊仿真和系統(tǒng)整體仿真通過(guò)以后,本文將設(shè)計(jì)好的TCP模塊與UART模塊通過(guò)接口例化的形式整合在一起形成一個(gè)完整的通信實(shí)體。接下來(lái)進(jìn)行綜合、布局布線、生成比特流文件,最后比特文件分別下載到具有兩個(gè)不同端口號(hào)的NEXYS2開(kāi)發(fā)板。驗(yàn)證過(guò)程中,根據(jù)開(kāi)發(fā)板上LED燈及8段數(shù)碼管的狀態(tài)來(lái)判斷本設(shè)計(jì)在功能上是否符合協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)還使用了邏輯分析儀Logic Analyzer對(duì)start_signal_generator的內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行了觀測(cè),觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)一步證明了該模塊邏輯時(shí)序的正確性。最后論文給出了本設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)處理時(shí)延方面的分析,分析結(jié)果指出本設(shè)計(jì)發(fā)送和接收處理TCP數(shù)據(jù)包的最大時(shí)間為26.36us和26.31us;發(fā)送和接收處理TCP數(shù)據(jù)包的最小時(shí)間為192.5ns和136.3ns。通過(guò)查找資料可知傳統(tǒng)形式的TCP協(xié)議處理時(shí)間基本在毫秒級(jí)別,由此可知本設(shè)計(jì)具有較低的數(shù)據(jù)包處理時(shí)延。
【關(guān)鍵詞】：TCP協(xié)議 硬線化 FPGA TCP卸載引擎 時(shí)延
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN791;TN915.04
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本文編號(hào)：947841