[发明专利]一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡及工作方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于它包括FPG A通信单元、USB转以太网控制器单元及总线模块；所述FPGA单元是由数据池模块、MAC模块、PHY桥模块和RMII接口模块I构成；所述USB转以太网控制器单元是由网络协议模块、RMII接口模块II、USB桥及USB接口构成；所述MAC模块与数据池模块连接；所述PHY桥模块与网络协议模块之间呈双向数据连接；所述RMII接口模块I与RMII接口模块II之间呈双向数据连接；所述网络协议模块的输入端连接RMII接口模块II，其输出端与USB桥连接；所述基于FPGA的不完整网络协议通信板卡通过USB接口与作为终端的外部通讯设备连接；所述总线模块用于完成从数据包的接收与发送的整个时间段的数据帧的拆分、解析、比对、路径分配、异常处理、指令重组和算法维护功能。

2.根据权利要求1所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述为终端的外部通讯设备是PC机、PAD或笔记本。

3.根据权利要求1所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述基于FPGA的不完整网络协议通信板卡主体部分包括FPGA和A x88772B两个芯片；其中，Ax88772B是网络转USB芯片，实现板卡与外部通讯设备之间通过USB接口连接。

4.根据权利要求1所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述PHY桥模块用于向USB转以太网控制器单元发送控制或状态命令，实现对PHY物理层的物理接口收发器的模仿，使与板卡的以太网控制器单元连接的PC机显示“网络已连接”。

5.根据权利要求1所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述MAC模块用来实现数据链路层的帧同步、差错控制、协议解析、数据包重组及校验数据收发仲裁功能。

6.根据权利要求1所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述数据池模块用于完成不同字节数数据的有序且跨时域地双向传输，是由接收池和发送池构成，接受和发送FIFO数据及读写逻辑信号；所述发送池发送数据，与MAC模块连接；所述接收池接收来自MAC模块的数据；所述FIFO的个数与实际数据路数有关，通常每1路数据的接收与发送需要4个FIFO实现工作，分别是接收数据FIFO、

接收标志FIFO、发送数据FIFO和发送标志FIFO。

7.根据权利要求6所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述发送池用于缓存来自于USB转以太网控制器单元经MAC模块处理的数据或应答数据；所述发送池物理形式为一个32KB的16位数据FIFO、一个32B的8位标志FIFO和必要的处理逻辑；当MAC模块向发送池存储数据前后都需要经过发送池的验证。

8.根据权利要求6所述一种基于FPGA的不完整网络协议通信板卡，其特征在于所述接收池用于缓存外部通讯设备的外部接口模块传来的网络数据；所述接收池的物理形式为32KB的16位数据FIFO、32B的8位标志FIFO和必要的处理逻辑；当接收池存入数据后，会立即向MAC模块发出“有数标志”的信号，而MAC模块接到该标志后会根据需要从接收池中读取这些数据。

9.一种基于FPGA的不完整网络协议通信方法，见图2，其特征在于它包括以下步骤：

(1)将基于FPGA的不完整网络协议通信板卡的USB接口与外部通讯设备连接，外部通讯设备会通过其内部的驱动自动识别基于FPGA的不完整网络协议通信板卡的USB转以太网控制器单元；

(2)板卡运行后，FPGA通信单元将通过配置程序和DMIO接口协议将USB转以太网控制器单元配置为MAC模式；

(3)FPGA单元通过和Ax88772B的硬件接口向USB转以太网控制器单元核心器件Ax88772B发送指令，告诉USB转以太网控制器单元此时的状态是“已连接”状态，此时，终端设备的网卡设备会显示“已连接”的状态；

(4)FPGA单元通过RMII接口模块I和USB转以太网控制器单元的RMII接口模块II之间交叉互联，实现MAC对MAC通信连接；完成了终端通信软件与FPGA单元进行通信；

(5)基于以上就完成了终端通信软件与FPGA单元进行通信。