Uživatelské nástroje
2017:microblaze-lwip
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
| Obě strany předchozí revize Předchozí verze Následující verze | Předchozí verze | ||
|
2017:microblaze-lwip [2018/01/14 16:31] Tomáš Svoboda [Příjem a zápis dat] |
2017:microblaze-lwip [2018/01/14 20:43] (aktuální) Tomáš Svoboda |
||
|---|---|---|---|
| Řádek 14: | Řádek 14: | ||
| Cílem tohoto projektu je implementovat lwIP stack na 32bitový soft procesor Microblaze. lwIP stack je volně dostupný TCP/IP stack, který v sobě zahrnuje podporu mnoha protokolů - IP (jak IPv4, tak IPv6), TCP, UDP, apod., tak i klientů jako DHCP či DNS, volitelně pak HTTP či TFTP server. V rámci tohoto projektu je pozornost zaměřena především na protokol UDP. Samotný lwIP stack vyžaduje minimální nároky, mj. je dostupná i light verze, otázka potřebné paměti je dána velikostí odesílacího, resp. přijímacího bufferu. | Cílem tohoto projektu je implementovat lwIP stack na 32bitový soft procesor Microblaze. lwIP stack je volně dostupný TCP/IP stack, který v sobě zahrnuje podporu mnoha protokolů - IP (jak IPv4, tak IPv6), TCP, UDP, apod., tak i klientů jako DHCP či DNS, volitelně pak HTTP či TFTP server. V rámci tohoto projektu je pozornost zaměřena především na protokol UDP. Samotný lwIP stack vyžaduje minimální nároky, mj. je dostupná i light verze, otázka potřebné paměti je dána velikostí odesílacího, resp. přijímacího bufferu. | ||
| - | Microblaze je 32bitový soft procesors RISC instrukční sadou, dostupný jako IP jádro pro FPGA Xilinx (vč. rodiny Zynq, která má i hardwarový ARM procesor). Je vytvořen za použití prostředků samotné struktury FPGA. Z hlediska konfigurace jsou možnosti poměrně bohaté - velikosti instrukční a datové cache, lokální paměť, násobičky, děličky, breakpointy, apod. Pro potřeby tohoto projektu není většina bloků využita - především pro úsporu samotných FPGA prostředků. | + | [[https://www.xilinx.com/products/design-tools/microblaze.html|Microblaze]] je 32bitový soft procesors RISC instrukční sadou, dostupný jako IP jádro pro FPGA Xilinx (vč. rodiny Zynq, která má i hardwarový ARM procesor). Je vytvořen za použití prostředků samotné struktury FPGA. Z hlediska konfigurace jsou možnosti poměrně bohaté - velikosti instrukční a datové cache, lokální paměť, násobičky, děličky, breakpointy, apod. Pro potřeby tohoto projektu není většina bloků využita - především pro úsporu samotných FPGA prostředků. |
| - | V rámci řešení se předpokládá odesílání dat z paměti typu BRAM do počítače skrze protokol UDP. V počítači pak otestovat příjem pomocí programu Wireshark nebo zápis do *.txt/*.csv souboru za využití skriptovacího jazyka Python. Data uložená v paměti BRAM budou představovat fiktivní data, která budou v pozdějším využití (mimo tento projekt) nahrazena skutečnými vzorky získanými z A/D převodníku. | + | V rámci řešení se předpokládá odesílání dat z paměti typu [[https://www.xilinx.com/products/intellectual-property/block_ram.html|BRAM]] do počítače skrze protokol UDP. V počítači pak otestovat příjem pomocí programu Wireshark nebo zápis do *.txt/*.csv souboru za využití skriptovacího jazyka Python. Data uložená v paměti BRAM budou představovat fiktivní data, která budou v pozdějším využití (mimo tento projekt) nahrazena skutečnými vzorky získanými z A/D převodníku. |
| V rámci řešení je tedy nutno: | V rámci řešení je tedy nutno: | ||
| Řádek 44: | Řádek 44: | ||
| | | ||
| ====== Realizace ====== | ====== Realizace ====== | ||
| - | Na obrázku 2 je znázorněna realizace. Základ tvoří samotná vývojová deska osazená obvodem FPGA. Na obvodu ja realizován samotný procesor, Bloková RAM (BRAM), patřičné kontroly pro přístup k paměti a MAC jádro (Medium Access Controller). V rámci procesoru jsou pak mj. využity především knihovny pro samotný lwIP stack, SPI komunikaci a UART, případně obsluha GPIO. Z externí obvodů dostupných na desce je využita DDR paměť (vyžaduje lwIP stack), převodník USB/UART - využito pro ladící výstupy, obvod fyzické vrstvy Ethernetu (rozhraní RGMII) a Flash paměť. Ve Flash paměti je uložena jedinečná MAC adresy v OTP registru, paměť používá SPI rozhraní. Posledním článkem je počítač - zde je spuštěn Python skript, který přijímá jednotlivé UDP datagramny, separuje jednotlivé vzorky a ukládá je do souboru typu CSV (data oddělená čárkou). | + | Na obrázku 2 je znázorněna realizace. Základ tvoří samotná vývojová deska osazená obvodem FPGA. Na obvodu ja realizován samotný procesor, Bloková RAM (BRAM), patřičné bloky pro přístup k paměti a MAC jádro (Medium Access Controller). V rámci procesoru jsou pak mj. využity především knihovny pro samotný lwIP stack, SPI komunikaci a UART, případně obsluha GPIO. Z externí obvodů dostupných na desce je využita DDR paměť (vyžaduje lwIP stack), převodník USB/UART - využito pro ladící výstupy, obvod fyzické vrstvy Ethernetu (rozhraní RGMII) a Flash paměť. Ve Flash paměti je uložena jedinečná MAC adresy v OTP registru, paměť používá SPI rozhraní. Posledním článkem je počítač - zde je spuštěn Python skript, který přijímá jednotlivé UDP datagramny, separuje jednotlivé vzorky a ukládá je do souboru typu CSV (data oddělená čárkou). |
| {{ :2017:lwip_stack:impelemntace_mpoa(1).png?700 |}} | {{ :2017:lwip_stack:impelemntace_mpoa(1).png?700 |}} | ||
| Řádek 172: | Řádek 172: | ||
| ==== Čtení z paměti, plnění bufferu a odesílání dat ==== | ==== Čtení z paměti, plnění bufferu a odesílání dat ==== | ||
| - | Pro odeslání dat je vytvořena funkce **udp_transfer()**, ta je aktuálně volána z hlavní smyčky ve funkci main po stisku tlačítka. Funkce je blokující, tzn. že se vrací zpět to funkce main po odeslání všech dat z paměti. V cílové aplikaci bude ve funkci main pouze pouze konfigurace A/D převodníku (bez jeho další obsluhy) a zasílání dat, v tomto případě není třeba vykonávat po dobu odesílání jiné instrukce. | + | Pro odeslání dat je vytvořena funkce **udp_transfer()**, ta je aktuálně volána z hlavní smyčky ve funkci main po stisku tlačítka. Funkce je blokující, tzn. že se vrací zpět to funkce main po odeslání všech dat z paměti. V cílové aplikaci bude ve funkci main pouze pouze konfigurace A/D převodníku (bez jeho další obsluhy) a zasílání dat, v tomto případě není třeba vykonávat po dobu odesílání jiné instrukce. Přístup do BRAM zajišťuje [[https://www.xilinx.com/products/intellectual-property/axi_bram_if_ctlr.html|AXI BRAM Controller]]. |
| <code c> | <code c> | ||
| Řádek 325: | Řádek 325: | ||
| Byť se v rámci internetu nepodařilo nalézt vhodné inspirativní kódy s využitím TCP nebo UDP, ukázalo se použití lwIP stacku, po seznámení s jeho knihovnami, jako poměrně jednoduché. Po stránce hardwarové nakonec nebylo zapotřebí řešit speciální konfiguraci obvodu fyzické vrstvy, pokud se spokojíme s rychlostí 100Mbit (nutno nastavit v rámci konfigurace BSP). | Byť se v rámci internetu nepodařilo nalézt vhodné inspirativní kódy s využitím TCP nebo UDP, ukázalo se použití lwIP stacku, po seznámení s jeho knihovnami, jako poměrně jednoduché. Po stránce hardwarové nakonec nebylo zapotřebí řešit speciální konfiguraci obvodu fyzické vrstvy, pokud se spokojíme s rychlostí 100Mbit (nutno nastavit v rámci konfigurace BSP). | ||
| - | V rámci další práce se počítá s využitím RTOS (Free RTOS) a implementací protokolu TCP namísto protokolu UDP, případně zvýšení rychlsoti na 1Gbit, bude-li to třeba. Počítáno je rovněž s rozšířením aplikace v Pythonu - větší možnosti konfigurace a GUI. | + | V rámci další práce se počítá s využitím RTOS (Free RTOS) a implementací protokolu TCP namísto protokolu UDP, případně zvýšení rychlosti na 1Gbit, bude-li to třeba. Počítáno je rovněž s rozšířením aplikace v Pythonu - větší možnosti konfigurace a GUI. |
| Použitá vývojová prostředí: Spyder (Python), Vivado, SDK Eclipse (C), Matlab | Použitá vývojová prostředí: Spyder (Python), Vivado, SDK Eclipse (C), Matlab | ||
2017/microblaze-lwip.1515943903.txt.gz · Poslední úprava: 2018/01/14 16:31 autor: Tomáš Svoboda
Nástroje pro stránku
