Ethernet design verilog

千兆乙太網路晶片RTL8211Verilog程序

本程式由多個verilog檔案組成，包括了hdl資料夾裡所有的相關檔案以及一些必要的IP核。
文件功能介紹
crc.v :主要在udp發送時使用，計算udp的包的CRC數值。
ethernet.v :對udp_send.v和udp_receive.v檔的封裝。
ethernet_top.v :整個工程的範例頂層文件，只是展示如何呼叫文件和其他相關的ip核文件。
udp_receive.v :負責udp的接收處理過程。
udp_send.v :負責udp的發送處理過程。

文件講解

udp_receive.v
連接埠：

clk :接收模組的主時脈。
rst_n :接收模組的全域重設訊號。
rx_data_len :接收資料的udp資料包長度，是udp標頭的參數。
rx_total_len :接收資料的ip資料包長度，是ip資料標頭的參數。
update :當接收到新的udp資料包時，該值會拉高一周期。
ip_header :接收的整個IP封包頭，僅支援160位元的IP資料標頭。
udp_header :接收的整個UDP資料標頭，僅支援64位元的UDP資料標頭。
mac : 接收的整個MAC資料包，包括目的MAC，來源MAC和IP包類型識別。
data_o :接收的有效資料。
src_mac :封包的來源MAC位址。
src_addr :封包的來源IP位址。
src_port :封包的來源連接埠位址。
DF :IP封包的參數，為0代表封包可分片，為1代表不可分片。
MF :IP封包的參數，為1代表還有分片，為0代表這是最後一片。
e_rxdv :RTL8211的控制IO，當為高時代表接收資料有效。
rxd :RTL8211的接收資料IO。

常數定義：

CAN_RECEIVE_BROADCAST :是否支援接收廣播封包，也就是MAC位址為FFFFFFFFFFFF的封包。
DST_ADDR :設定目的位址的IP位址，也就是RTL8211的網路卡位址。
DST_PORT :設定目的位址的連接埠位址，也就是RTL8211的連接埠。
DST_MAC :設定目的位址的MAC位址，也就是RTL8211的MAC位址。

狀態機狀態跳轉設定：

IDLE ：空閒狀態，只要接收到前導碼，就進入R_PRE狀態。
R_PRE :接收前導碼，接收7個前導碼和一個開始位元資料後，進入R_MAC狀態。
R_MAC :接收MAC資料狀態，接收完成後進入R_HEADER狀態。
R_HEADER :接收IP資料標頭及UDP資料報頭，接收完畢進入R_DATA狀態。
R_DATA :接收UDP有效數據，接收完畢後進入R_FINISH。
R_FINISH :返回IDLE狀態。

udp_send.v
連接埠：

clk , rst_n訊號如上；
data_i :需要發送出去的數據，在tx_dv為高時將需要發送的數據通過該端口傳輸到UDP數據包。
tx_data_len :發送的資料長度，UDP資料包的參數。
crc :整個乙太網路封包的CRC校驗碼，保留資料校驗使用。
crcen :crc模組的使能訊號，為高crc校驗模組才可以計算。
crcrst :crc模組的複位訊號，為高crc檢定模組重設。
start :UDP發送模組的開始訊號，為高驅動模組開始群組幀發送。
busy :UDP發送模組的忙線訊號，當模組正在群組框架發送的過程中時該訊號拉高。
tx_dv :UDP發送模組的指示訊號，告知目前UDP模組已經可以將資料傳送出去，請將需要傳送的資料發過來。
dst_mac :目的位址的MAC位址。
dst_addr :目的位址的IP位址。
dst_port :目的位址的連接埠位址。
DF , MF如上所述。
tx_en :RTL8211的發送啟用訊號，為高發送資料有效。
txer :RTL8211的發送錯誤訊號。
txd :RTL8211的發送資料IO。

常數定義：

IP_HEADER_LEN :ip封包的長度，預設就好，不需要改。
TTL :IP封包的參數，生存時間。
SRC_ADDR :來源位址的IP位址。
SRC_PORT :來源位址的連接埠。
SRC_MAC :來源位址的MAC位址。

狀態機狀態跳轉設定：

IDLE :空閒狀態，start為高進入MAKE_IP狀態。
MAKE_IP :產生IP封包，進入MAKE_SUM狀態。
MAKE_SUM :計算IP封包的首部校驗和，計算完畢進入SEND_PRE狀態。
SEND_PRE :發送7個前導碼和1個開始碼。然後進入SEND_MAC狀態。
SEND_MAC :發送目的MAC，來源MAC和IP封包類型，然後進入SEND_HEADER狀態。
SEND_HEADER :傳送IP資料標頭和UDP資料報頭，然後進入SEND_DATA狀態。
SEND_DATA :發送有效數據，發送完成進入SEND_CRC狀態。
SEND_CRC :傳送CRC數據，傳送完成進入IDLE_CODE狀態。
IDLE_CODE :發送12個空閒碼，乙太網路封包的要求。發送完畢回到IDLE狀態

為了滿足125Mhz的時序要求，這兩個核心部分的程式碼盡力做了一些修改，比如udp_send中，發送如MAC，數據報頭時，都採用了狀態機根據計數器的值發送對應位的數據， 之前曾經試過直接發高八位，然後透過不斷地移位將沒有發送過得資料移到高八位，但這個方法無法滿足125Mhz的時序要求，所以改成了現在這個方式。又例如計算首部檢定和， 將計算的過程分成了幾步來計算，也有效的減少了時序違例的總數。
但即使如此，仍有部分訊號不符合時序要求，時序報告會產生負1ns左右的時序路徑。

未完待續，等著填坑。 。 。
填坑文章（探索千兆網）1. 認識乙太網路影格的整個結構（探索千兆網）2. 為確保數位電路時序裕量所做的努力