[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

说明书

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FPGA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；该板卡可实现物理层的不完整网络连接，直接进入数据链路层；能够在硬件层面上完成对网络传输信息的过滤和筛选；允许符合标准的信息进入主机，让用户能够从主机获得符合权限的信息；应用速度要达到100Mb，方便的过滤协议设置等等技术要求。

创新点：

本发明突破传统思维，发明了一种基于Fpga的不完整网络协议通信方法，巧妙地省掉了七层网络架构的物理层，通过FPGA程序以MAC对MAC方式实现了一个符合网络协议的数据传输路径。

(一)技术领域：

本发明涉及网络通信领域，特别是一种基于FPGA(Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵列)的不完整网络协议通信方法。

(二)背景技术：

对网络通信中的来往数据进行识别，过滤，隔离等一般有两种方法：软件法和硬件法，软件法一般比较慢，而且不能从根本上解决问题；硬件方法具有速度快，准确率高等特点，但是如果要用硬件实现网络数据的过滤，采用市面上的网络传输设备，其缺点是体积大，价格昂贵，功能针对性不强。本发明致力于解决对进出网络的网络数据净化的问题，属于硬件方法，可以弥补上述不足。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的不完整网络协议通信方法，它可以克服现有技术的不足，是一种基于FPGA的简单易行的通信方法，可以实现FPGA与USB转以太网控制器单元之间的MAC(Media Access Control，介质访问控制)对MAC通信连接。

本发明的技术方案：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FPGA通信单元和USB转以太网控制器单元；所述FPGA单元是由数据池模块、MAC模块、PHY桥模块和RMII(Reduced Media Independent Interface，简化媒体独立接口)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。

所述为终端的外部通讯设备是PC机、PAD或笔记本。

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。

所述基于FPGA的不完整网络协议通信板卡主体部分包括两个芯片：FPGA和Ax88772B，Ax88772B是网络转USB芯片，所以板卡与外部通讯设备之间通过USB接口连接。

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”。

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。

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(First In First Out，先进先出)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。