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七、綜合項目實踐課——千兆網項目專題課
【問題7.1】千兆網課程里的udp和百兆網通用的嗎?
答：本課程講述的是千兆網，對于百兆網來說，UDP IP MAC和ARP協議都是相同的，
本課程提供的是千兆網的工程，如果要使用百兆網，需要根據上面的內容來修改。
【問題7.2】千兆網課程有實現TCP協議嗎?
答：本千兆網課程實現的是UDP協議，沒有TCP協議。
【問題7.3】請問下，三速以太網IP核配置時，32bit對齊選項的意義在哪里?
答：在接口為32bit時，每個VLD有效時的數量是4個字節。由于MAC頭是14字節，不是4的整數倍，
在發送方向，在補上MAC頭后，
必須調整數據(拿出2字節與MAC頭最后2字節湊成一個4字節的有效數據)，這樣處理比較麻煩。
同時道理，接收方向，去掉14字節MAC頭后，
會有一個VLD多出2字節的有效數據，這樣調整也麻煩。為此，MAC IP核里有一個功能，
就是32位對齊功能。該功能決定，在SOP位置時，
最高2字節是否為無效數據。 當是無效數據模式時，發送方向插入2字節無效數據+14字節MAC頭;
在接收方向，刪除前16字節MAC頭，剩下就是效數據。這樣處理就方便很多了。
【問題7.4】 只要勾選了32bit對齊功能，IP核自動添加2字節的無效數據?
答：勾選對齊后，接收方向將刪除無效數據，直接輸出數據，即SOP位置的高2字節也是有效的，
一直到EOP位置。發送方向，認為從SOP到EOP的位置都是有效的。
不勾選的話，接收方向，IP核輸出、SOP位置的高2字節是無效數據。
發送方向，進到IP核的數據里，將SOP位置的高2字節視為無效數據。
【問題7.5】如下圖所示，當使用了PAD_EN功能時，接收方向，會將PAD去掉，但實際上沒有去除，是怎么回事?
答：請看下面描述：第一段，當值小于600，該域反映的是長度，才會繼續檢查PAYLOAD長度，
進而才會有REMOVAL。
當值大于600時，該域反映的是類型而已，則不會REMOVAL。
【問題7.6】課程里會包含TCP協議嗎?
答：TCP協議使用邏輯實現非常復雜，所以本課程不會包含此部分內容。
【問題7.7】RGMII支持10M/100M/1000M三種模式嗎?
答：RGMII是"吉比特介質獨立接口"的含義，即1000M的傳輸接口。其他幾種接口包括GMII、MII等。
注意一下，10M/100M/1000M三種模式，指的是該“芯片”支持這三種接口，不是說RGMII支持。
當芯片采用了RGMII或GMII時，就傳輸1000M;當采用了MII 100M時，就是傳輸100M。
注意的是，RGMII和MII的部分管腳是可以復用的。
【問題7.8】千兆網配置寄存器的定義代碼中，下面兩個IP核數據手冊中沒有說明，是什么作用的?
答：第一行語句的作用是“等待10000個時鐘周期”。目的是當完成前面的配置后，等待10000個時鐘后，再去配置下面的寄存器。這是因為有時
候，配置完上面寄存器后，有可能要等一段時間才起作用，所以要等一等。這個“等待”功能是FPGA里面代碼實現的。
第二句作用是測試使用的，可以刪除，在調試時看看接口是否正確。
【問題7.9】本項目有沒有配置外部的PHY芯片?
答：本項目是沒有配置的，因為默認PHY芯片是不用配置就能正確使用的。
【問題7.10】、百兆網和千兆網的區別是什么?
答：1. IP核是一樣的
2. 千兆網使用的是GMII接口，百兆網則是MII接口。gmii數據線是8位;MII接口使用是4位數據線，也就是TXD低4位和RXD低4位。
3. 時鐘頻率不同，千兆網是125M，百兆網是25M時鐘。
4. 百兆網的TX時鐘來自于PHY芯片，芯片管腳使用的是tx_clk，而不是gtx_clk。
5. MII接口的4位數據線，是先發1個字節的低4位，再發高4位。
【問題7.11】老師，咱們千兆網項目中，為啥用sharkwire抓包的時候 最大傳輸速率到不了千兆呢?
答：因為包文傳輸的時候，會有消耗的，例如包與包之間有幀間隙，并且每個包會有前導碼和FCS部分。因此達不到理論的千兆。
【問題7.12】請問一下在千兆網工程里，初始化mac IP核時，signaltapii有些reg_cnt剛開始時，add_wdata會出現一小段莫名其妙的數據，是怎么回事 ?
答：請注意這個signaltap采樣的時鐘一定要跟代碼模塊的時鐘一致。
SignalTap使用教程：http://www.mdy-edu.com/jishuwenz/2019/1210/107.html
【問題7.13】在千兆網的rx_filter模塊中，讀數據的時候為什么用add_cnt=m_empty==0，這個信息FIFO的不空作為讀條件?
答：信息FIFO非空，表示數據FIFO中存有一個完整的包文，因為需要判斷包文是否正確，所以需要數據FIFO中保存一個完整包文之后再讀出。
由于本模塊需要將32位的數據轉成16位的，計數器cnt數兩次，表示數據FIFO需要兩個時鐘讀出一次，當遇到最后eop的時候，
由于可能存在無效字節，所以當無效字節為2個或者3個的時候，計數器只需要數一次就夠了。
【問題7.14】在千兆網的rx_filter模塊中，信息FIFO深度為什么設置為32，設置為1就可以了吧?
答：這里設置為32只是順手而為，而且占用的資源也不是很多，所以就沒有進行修改，深度改為1也是可以的。
【問題7.15】在udp發送的過程中，假設源端口為0x1234，目的端口為0x5678，那么發送的是12345678還是56781234?
答：發送的時候是按照12345678來發送的。
【問題7.16】為什么udp協議在發送和接收的時候，源端口和目的端口順序會反?
答：包文的協議時固定的，只會按照源地址加目的地址的格式發送。
1. FPGA發送的時候，FPGA產生包文，端源端口是1234，目的端口是5678。然后發送格式是源+目，因此發送的是1234_5678
2. FPGA接收的時候，PC產生包文，源端口是5678，目的是1234，然后發送的是源+目，因此是5678_1234。
【問題7.17】請問一下，我編譯千兆以太網的時候，為什么把這個clogb2文件添加進去就會報錯，說是sv文件?還有這個文件有什么作用?謝謝
答：clogb2不是一個完整的module文件，它是被用include的方法加入代碼中的。它不需要加到工程上，所以可以把它去掉。
【問題7.18】請問下，在做練習工程的時候，需要自己設計MAC首部發送電路，MAC首部14字節，但數據位是4字節的，我需要定義 發送首部的計數器，這里4是不能被14整除的，我應該怎么處理?
答：1、可以在設計代碼的時，把產生的mac頭、IP頭、UDP頭拼接起來的時候，在最高位補2字節的無效數據零。
2、或者在mac_ip核進行相關的設置，具體可以查看相關數據手冊附：數據手冊在打開IP核后如圖所示位置查看
【問題7.19】千兆網轉百兆網的時候，需要給phy芯片一個參考時鐘，是怎么給的?
答：開發板上有一個12M的時鐘芯片，是給phy芯片的。外部晶振的事，跟FPGA無關
【問題7.20】我的采樣時鐘就是模塊的工作時鐘(always塊里的);現在從MAC_IP核輸出的數據不正確，根據常見問題PDF里問題1和6的解答，
有兩種情況，如果時鐘沒問題那就有可能是IP核的輸入信號有問題。我對應的代碼和signaltap采集到的數據如圖：
請問這種情況下，輸入的數據算是正確的嗎?
答：結果是正確的。原因同上【問題9】
【問題7.21】再設置好電腦的IP地址之后，把界面關掉，然后再打開就沒有了，需要重新設置，怎么解決?
答：
1、點擊左下角的WIN圖標，輸入CMD然后回車，打開DOS模式窗口。
2、在DOS命令行提示符下直接輸入：“netsh winsock
3、reset”，然后回車，會提示需要重啟，不要管它。
4、在DOS命令行提示符下直接輸入：“netsh int ip reset
5、reset.log”，然后回車，提示重新啟動計算機完成此操作。
6、關閉DOS窗口，重新啟動計算機，問題解決。
【問題7.22】千兆網我們的和用mdio接口的有什么區別? 我們的教程是沒有用到這個接口的
答：MDIO接口是用來配置外部的PHY芯片的，不是用來傳輸數據的，也就不是做網絡協議使用的。 當您需要配置外部的PHY芯片時，可以使用MDIO接口，否則可以不用。
【問題7.23】請問千兆網工程里，輸入給MAC_IP核的ff_rx_rdy信號為什么直接置1?跟速率和帶寬有關嗎?
答：rdy表示下游模塊準備好指示信號，如果準備好了就為1，沒準備好就為0。 在本案例中，下游模塊是rx_mac_analy模塊，該模塊支持rtl8122_a_mac_ip模塊任意速度的數據，
即無論怎么來，下游模塊都能接收并正確處理，所以在此處置為1(時刻準備好)就可以了
【問題7.24】請問，一個基礎問題，千兆網工程里多個模塊都調用了FIFO，在不同模塊里調用的fifo的例化名(比如：u_dfifo)能否重復?
答：可以試試操作，在不同模塊是可以重復的。
【問題7.25】這個是因為IP核沒有破解嗎?
答：這個錯誤就是高版本生成的工程在低版本中打開出現的編譯錯誤，用高版本的quartus打開即可(如18版本的)
【問題7.26】千兆網課程使用的是哪個PHY芯片?
答：本課程使用的是MP801芯片，使用提RTL8211芯片。但課程中，幾乎沒有涉及到PHY芯片的內容，PHY芯片使用的是默認配置。對于其他PHY芯片，也是通用的。
【問題7.27】千兆網課程是ALTERA，是否與XILINX的通用?
答：本課程主要涉及到各個協議的RTL實現，這部分代碼是通用的。但有一個MAC IP核，本課程的工程是使用ALTERA的，XILINX的亦有相同的IP，需要您移植。
總的來說，MAC IP占整個課程的比重不大，大概是5%的內容。
【問題7.28】您的UDP教程里面包不包含ARP和CRC328bit這兩個地方的講解?
答：有arp的講解，但crc就不包括。
【問題7.29】千兆網課程的源碼中有相應的tb仿真代碼嘛?
答：沒有，但如果要驗證功能正確性可以上板驗證和仿真文件
【問題7.30】請問下載程序后，電腦檢測不到本地以太網，把程序刪除又可以檢測?
答：可能程序里有復位管腳，把這些PHY芯片復位了。
【問題7.31】以太網通信中，抓包工具wireshark能抓到 但網絡調試助手收不到 是怎么回事?
答：可能性有如下幾種，請逐一排除。
1. IP地址不正確，請檢查IP地址，尤其注意目的IP和源IP的區別
2. 端口號不正確，請檢查端口號，尤其注意目的端口和源端口的區分。
3. 目的MAC地址不正確，可以嘗試發送廣播包文(非ARP包文)測試。
4. 包文過短，小于60字節。
【問題7.32】工程仿真的前導碼后為什么有兩個字節的0呢? 按理說應該緊跟目的MAC地址 圖中e8 6a就是目的MAC開頭.
答：MAC IP核的有一個32bit對齊的功能，關于該功能意義，請看【問題7.3】。
如果出現上圖中問題，有可能是MAC IP核中的32bit對齊功能設置有誤。
【問題7.33】千兆網項目中，是否包括TCP協議實現?
答：千兆網項目是使用的UDP協議，而非TCP協議。
目前來說，TCP協議由于有握手機制、重發機制等功能，在邏輯上實現相當困難，暫未看到商用的案例。
【問題7.34】高速采集后的數據 是存到內存或者flash嗎 ?
答：激光項目：采集到數據后，內部進行計算和處理，并將結果通過千兆網上傳到上位機。
大數據采集項目：從光纖采集到數據后，保存到DDR3中，然后讀出送到PCIE上位機。
【問題7.35】請問插上千兆網模塊后，PING不通?
答：千兆網模塊是一個基于PHY層的模塊，不是完整的網卡，實現的是PHY層的協議，沒有實現MAC層、TCP/IP層協議。
因此，不可能PING通(因為PING功能是在TCP/IP層實現的)。要實現PING功能，需要編寫FPGA程序來實現。
【問題7.36】插上設備后，電腦識別成百兆網問題?
答：上電后，電腦與千兆網模塊之間會開展自協商對話，根據雙方的環境確定通信速率。如果希望工作在1G，而實質協商成100M，則依次按如下檢查。
1. 檢查電腦網卡是否支持1G，具體請看網卡設置
2. 檢查網線是否支持1G，有類型的要求。
3. 換臺電腦試試
4. 以上都測試過后還不行，請找指導老師確認。
審核編輯：湯梓紅
工商網監
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