基于FPGA的可靠UDP协议栈实现-论文

简介：
本文探讨了在FPGA平台上高效实现可靠UDP协议栈的方法，旨在提高数据传输效率和可靠性。通过硬件加速技术优化网络通信性能，适用于实时性要求高的应用环境。 这篇论文探讨了使用FPGA技术来改进UDP网络通信协议栈的方法。由于UDP是一个无连接的协议且不具备数据包顺序性和可靠性保障功能，作者对其进行了优化以提供确认接收及重发丢失的数据包的功能，从而提升了传输效率。 文中提到的传统网络通信主要依赖于操作系统内置的TCP/IP协议栈，这通常会占用大量的CPU资源并限制了其性能发挥。论文提出了一种硬件实现的UDP/IP协议栈设计方式，在这种模式下，网络通信功能作为独立模块存在，并且显著减少了对CPU资源的需求。 作者使用Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA开发板和VHDL语言来完成这一协议栈的设计工作。在该设计中采用了模块化设计理念并参考了TCP/IP的工作机制，实现了具有可靠性的UDP/IP协议栈。 除此之外，论文还详细介绍了以太网控制器的构建与实现方法，此控制器结合上述UDPIP协议共同构成了完整的网络通信链路解决方案，并通过实验证明其能够高效、稳定地完成数据传输任务。该方案被划分为四个层次：应用层（包括FTP、HTTP等广泛使用的协议）、传输层、网络层以及链路层。 以太网控制器的设计是实现物理层面通讯的关键所在，它负责将上层的数据包通过介质发送出去并接收从媒介传来的信息；其加入使得FPGA能够作为核心设备执行数据的收发操作。在实际应用环境中，除了准确地完成数据传输任务外，还需要确保网络通信链路能够在高负载或复杂环境下保持稳定运行。 论文详细描述了一个基于硬件实现UDPIP协议栈的设计与实施过程，并通过对UDP协议不可靠性的改进设计了一种可靠的协议栈并实现了以太网控制器。最终通过测试验证了该方案在FPGA上的应用效果，为需要高效和稳定的网络通信设备提供了可行的解决方案。