[发明专利]基于FPGA实现GigE Vision协议进行网络通信的方法

权利要求书

1.一种基于FPGA实现GigE Vision协议进行网络通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)搭建网络通信系统；

所述网络通信系统包括FPGA芯片、PHY芯片、DDR2芯片以及QSPI-FLASH芯片；

PHY芯片与FPGA芯片连接负责网络数据的收发；DDR2芯片与FPGA芯片连接负责图像数据的缓存；QSPI-FLASH芯片与FPGA芯片连接负责XML文件的存储；

2)建立数据收发通道；

FPGA与PHY芯片通过RGMII接口相连，由FPGA通过MIDO和MDC配置PHY芯片的工作状态，建立数据收发通道；

3)利用QSPI-FLASH芯片建立参数存储区域；

存储区域的存储数据包括两个部分：

(1)相机通用参数，所述相机通用参数包括IP地址、MAC地址；

(2)GigE Vision协议需要的XML文件的ZIP压缩包；XML文件的ZIP压缩包内容包含了GigE Vision的协议版本信息，控制寄存器的地址表以及图像信息寄存器地址表；

4)运行底层协议；

首先进入侦听状态,在FPGA中首先将接收到的PC上位机发送的网络数据包进行解包分析后再进行协议类型判断，并进行相应处理：

如果是ARP协议，则将相机的MAC地址，按照ARP协议进行封装，然后发送给PC上位机；

如果是ICMP协议，则回复相应的icmp协议数据包，表示该相机能够ping通，相机处于在线状态；

如果是UDP协议，则进入下一步的判断，如果数据包发送的目标端口为3956且关键字信息为0x42则判定其为属于GigE Vision协议的数据包；若不是，则不作处理，返回侦听状态；

GigE Vision协议数据包的解析，如果解析的数据内容为GVCP协议，则进行步骤5)的处理，如果解析的数据内容为GVSP协议，则进行步骤6)；如果解析的数据内容不是GVCP协议或GVSP协议中任意一种，则不作处理；

5)对GVCP协议的处理；

GVCP协议的处理包括六种情况：

A、当PC上位机向相机广播发送搜寻命令时，FPGA芯片进行判断，如果属于同一网段的PC上位机，则回复响应搜寻数据包；如果不属于同一网段的PC上位机，不作处理；

B、当PC上位机向相机发送更改IP地址命令时，需要回复IP地址更改成功的确认信息；

C、当PC上位机需要读取相机基本参数信息时，需要从QSPI-FLASH芯片中读取已存储的相机基本参数信息；相机基本参数信息包括设备生产厂家、设备编号、协议版本、XML文件的存储位置以及XML文件的内容；

D、当PC上位机需要写入相机基本参数信息时，则需要将相机基本参数信息写入QSPI-FLASH芯片中进行存储；

E、当PC上位机需要读取相机控制参数信息时，需要从QSPI-FLASH中读取已存储的相机控制参数信息；相机控制参数信息包括曝光时间、触发方式、偏置、增益、图像格式、压缩方式；

F、当PC上位机需要写入相机控制参数信息时，则需要将相机控制参数信息写入QSPI-FLASH芯片中进行存储；

6)对GVSP协议的处理；

GVSP协议的处理包括两种情况：

情况1：当相机接收到PC上位机发送的图像采集命令时：

首先，FPGA芯片发送一幅图像的起始数据帧给PC上位机，其包含的信息包括：图像类型，标号；

然后，FPGA芯片发送该幅图像的完整信息；

最后，FPGA芯片发送该幅图像的结束数据帧；

情况:2：当相机接收到PC上位机发送的图像重传命令时：

FPGA芯片在DDR2芯片中查找需要重传的图像数据所在位置并将其读出，然后发送该图像数据。