议的W太网控制器IP核，其特征在 于GMII接收模块（5.6)内嵌CRC-32检验模块巧.6.1)，接收网络数据包，将其写入异步 FIF0(5. 5)中，并对其进行校验；异步FIFO (5. 5)缓存接收的W太网数据，将数据从GMII接 收时钟所在时钟域转换到协议解析模块所在时钟域；协议解析模块（5.4)包含ARP协议解 析模块巧.4. 1)、IP协议解析模块巧.4. 5)、UDP协议解析模块巧.4. 4)、GVCP协议解析模块 (5. 4. 2) W及GVSP协议解析模块巧.4. 3)，对接收数据进行解析，并将解析的数据分别存入 不同的双端口 RAM中；第S双端口 RAM(5. 1)缓存接收的GVCP数据；第五双端口 RAM巧.3) 缓存接收的GVSP数据；第四双端口 RAM(5. 2)缓存接收的其他数据。
6. 根据权利要求1所述的基于Gi班Vision协议的W太网控制器IP核，其特征是，所 述的发送控制模块（3)具有ARP协议自动应答功能，能够接收并解析上位机发送的ARP请 求数据包，并自动发送相应的ARP应答数据包进行应答，并将上位机的MC地址及IP地址 进行记录。
7. 根据权利要求1所述的基于Gi班Vision协议的W太网控制器IP核，其特征是，所 述的发送控制模块（3)具有GVSP数据包重发请求功能，能够实时检测GVSP数据包丢包情 况，并在发现丢包时，自动发送数据包重发请求，请求相机重发相应的GVSP数据包。
8. 根据权利要求1所述的基于Gi班Vision协议的W太网控制器IP核，其特征是，所 述MC控制模块（1)具有接收中断请求功能，模块控制单元（1. 2)根据接收反馈信号（12)、 存储反馈信号（13)产生中断信号，CPU通过读取接收状态寄存器判断中断类型。
9. 根据权利要求1所述的基于Gi班Vision协议的W太网控制器IP核，其特征是，所 述寄存器单元（1. 1)包含MAC控制寄存器、MAC状态寄存器、中断控制寄存器、中断状态寄 存器、PHY控制寄存器、PHY读数据寄存器、PHY写数据寄存器、发送控制寄存器、接收控制寄 存器、流控制寄存器、本机MAC地址寄存器、本机IP地址寄存器、GVCP端口号寄存器、GVSP 端口号寄存器、相机MAC地址寄存器W及相机IP地址寄存器。
10. -种基于Gi班Vision协议的W太网控制器IP核的图像数据传输方法，其特征 在于，所述IP核由MC控制模块（1)、PHY管理接口模块（2)、发送控制模块（3)、流控制 模块（4)、接收控制模块（5)组成，所述MAC控制模块（1)包含寄存器单元（1. 1)、模块控 制单元（1.2) W及总线控制单元（1.3);发送控制模块（3)包含第一双端口 RAM(3. 1)、协 议封包模块（3. 2)、第二双端口 RAM(3. 3) W及GMII发送模块（3. 4);协议封包模块（3. 2) 包含IP协议封包模块（3. 2. 1)、UDP协议封包模块（3. 2. 2)、GVCP协议封包模块（3. 2. 3) W及ARP协议封包模块（3. 2. 4) ;GMII发送模块化4)包含CRC-32生成模块化4. 1); 流控制模块（4)包含图像存储控制模块（4. 1) W及流检测模块（4.2);接收控制模块巧） 包含第S双端口 RAM巧.1)、第四双端口 RAM巧.2)、第五双端口 RAM巧.3)、协议解析模块 巧.4)、异步FIF0(5. 5) W及GMII接收模块巧.6);协议解析模块（5. 4)包含ARP协议解 析模块巧.4. 1)、IP协议解析模块巧.4. 5)、UDP协议解析模块巧.4. 4)、GVCP协议解析模 块巧.4. 2) W及GVSP协议解析模块巧.4. 3) ;GMII接收模块（5. 6)包含CRC-32检验模块 (5. 6. 1)； 整个IP核的W太网数据发送流程为： [1]总线控制单元（1. 3)根据总线地址，将发送数据写入第一双端口 RAM化1)中，将控 制命令写入寄存器单元（1.1)中； [2] 模块控制单元（1.2)实时检测寄存器单元（1. 1)，检测到发送命令后，生成相应的 发送控制信号巧）； [3] 协议封包模块化2)读取发送控制信号巧），生成相应的协议包首，并将包首数据 存入第二双端口 RAM化3)中； [4] GMII发送模块化4)读取第一双端口 RAM化1)和第二双端口 RAM化3)中的数据， 形成W太网帖进行发送； [5] 在此同时，发送控制模块（3)产生发送反馈信号（10); [6] 模块控制单元（1.2)实时检测发送反馈信号（10)，并将反馈信息写入寄存器单元 (1. 1); 整个IP核的W太网数据接收流程为： (一） GMII接收模块（5.6)实时接收广播数据包或发送至本地MC地址的数据包，并将 数据写入异步FIFO (5.5); (二） 协议解析模块（5. 4)读取异步FIFO(5. 5)中的数据，对数据包的协议进行解析； (S)如果数据包为ARP请求数据包，ARP协议解析模块（5. 4. 1)根据请求数据，产生ARP 请求信号，请求发送控制模块（3)发送ARP应答数据包； (四） 如果数据包为IP数据包，IP协议解析模块（5. 4. 5)进一步对数据包的协议进行 解析，判断该数据包是否为UDP数据包； (五） 如果数据包为UDP数据包，UDP协议解析模块（5.4.4)判断目的端口号，判断该 数据包是否为GVCP数据包或者GVSP数据包； (六） 如果数据包为GVCP数据包，GVCP解析模块（24)解析数据包，将GVCP数据写入 第S双端口 RAM巧.1)，并产生相应的接收反馈信号（12); (走）如果数据包为GVSP数据包，GVSP解析模块（25)解析数据包，将GVSP数据写入 第五双端口 RAM巧.3)，并产生流控制信号（19); (八） 协议解析模块（5.4)将其他数据包写入第四双端口 RAM巧.2)，并产生相应的接 收反馈信号（12); (九） 流控制模块（4)接收到流控制信号（19)后，控制流检测模块（4.。读取第五双 端口 RAM 巧.3); (十）流检测模块（4. 2)在读取的数据中获取GVSP数据包的Block ID、Packet ID W 及图像数据，并根据Block ID和化cket ID对丢包情况进行判断，如果发现丢包，则产生丢 包重发控制信号（15); (十一）图像存储控制模块（4. 1)从存储控制信号（14)中获取图像存储首地址，根据 图像数据的化cket ID化及图像数据的长度计算出该数据包中图像数据的存储地址，并控 制Avalon Memcxry-Ma卵ed主接口将图像数据写入图像存储RAM ;当写入一幅完整的图像数 据后，图像存储控制模块（4. 1)则产生存储反馈信号（13)。
【专利摘要】本发明公开了一种基于千兆以太网视觉协议的以太网控制器IP核，由控制模块、PHY管理接口模块、发送控制模块、流控制模块、接收控制模块组成，采用FPGA实现，遵循Avalon？Memory-Mapped接口规范及GMII接口规范。本发明是根据GigE？Vision协议特点设计的专用IP核，能够实现GigE相机图像的接收和自动存储，在实现图像采集的同时，克服了传统以太网控制器资源占用量大、CPU使用率高、图像采集效率低等缺点，利用FPGA并行处理的特点，提高数据接收速度以及系统实时性。在同样的测试条件下，使用本专利实现图像采集，要比Altera公司的三速以太网IP核减少一半以上的FPGA资源消耗。
【IPC分类】G06F15-78, H04L12-801
【公开号】CN104572574
【申请号】CN201510014943
【发明人】叶莉华, 姚克奇, 杭建军, 涂平平, 彭佩红, 薛扣粉, 崔一平
【申请人】东南大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月12日