Xilinx平台以太网接口(一)TCP/IP基础

Xilinx平台以太网接口(一)TCP/IP基础

在完成以太网通信实验之前，必须要对以太网基础知识进行了解。时间充裕的可以看看《图解TCP/IP》作为扫盲。本文重点对以太网帧结构进行介绍。

一、以太网帧格式

以太网帧格式：

前导码(Preamble)：8 字节，连续 7 个 8’h55 加 1 个 8’hd5，表示一个帧的开始，用于双方设备数据的同步。

目的 MAC 地址：6 字节，存放目的设备的物理地址，即 MAC 地址 ;

源 MAC 地址：6 字节，存放发送端设备的物理地址 ;

长度/类型：2 字节，小于1500为长度，大于则为类型，用于指定协议类型，常用的有 0800 表示 IP 协议，0806 表示 ARP 协议，8035 表示 RARP 协议 ;

数据：46 到 1500 字节，最少 46 字节，不足需要补全 46 字节，例如 IP 协议层就包含在数据 部分，包括其 IP 头及数据。

FCS：帧尾，4 字节，称为帧校验序列，采用 32 位 CRC 校验，对目的 MAC 地址字段到数据字段进行校验。

进一步扩展，以 UDP 协议为例，可以看到其结构如下，除了以太网首部的 14 字节，数据部 分包含 IP 首部，UDP 首部，应用数据共 46~1500 字节。

UDP协议：用户数据报协议，一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。数据传输过程中延迟小、数据传输效率高。

二、UDP 协议的报头格式

UDP 报头由 4 个域组成，其中每个域各占用 2 个字节，具体如下：

① UDP 源端口号

② 目标端口号

③ 数据报长度

④ 校验和

UDP 协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。数据发送一方将 UDP 数据报通过源端口发送出去，而数据接收一方则通过目标端口接收数据。

数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数。因为报头的长度是固定的，所以该 域主要被用来计算可变长度的数据部分(又称为数据负载)。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说，包含报头在内的数据报的最大长度为 65535 字节。不过，一些实际应用往往会限制数据报的大小，有时会降低到 8192 字节。

ICMP 是 TCP/IP 协议族的一个 IP 层子协议，包含在 IP 数据报里，用于 IP 主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络是否连通，主机是否可达等功能。其中 ping 功能采用回送请求和回答报文，回送请求报文类型为 8’h08，回答报文类型为 8’h00。

下一篇，我们将对基于FPGA的以太网通信系统架构进行介绍。

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