[發明專利]基于FPGA實現GigE Vision協議進行網絡通信的方法

有效

• 申請號: 201711466460.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108206829B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 王彥超;余建成;張偉剛;寇經緯
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

1.一種基于FPGA實現GigE Vision協議進行網絡通信的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)搭建網絡通信系統；

所述網絡通信系統包括FPGA芯片、PHY芯片、DDR2芯片以及QSPI-FLASH芯片；

PHY芯片與FPGA芯片連接負責網絡數據的收發；DDR2芯片與FPGA芯片連接負責圖像數據的緩存；QSPI-FLASH芯片與FPGA芯片連接負責XML文件的存儲；

2)建立數據收發通道；

FPGA與PHY芯片通過RGMII接口相連，由FPGA通過MIDO和MDC配置PHY芯片的工作狀態，建立數據收發通道；

3)利用QSPI-FLASH芯片建立參數存儲區域；

存儲區域的存儲數據包括兩個部分：

(1)相機通用參數，所述相機通用參數包括IP地址、MAC地址；

(2)GigE Vision協議需要的XML文件的ZIP壓縮包；XML文件的ZIP壓縮包內容包含了GigE Vision的協議版本信息，控制寄存器的地址表以及圖像信息寄存器地址表；

4)運行底層協議；

首先進入偵聽狀態,在FPGA中首先將接收到的PC上位機發送的網絡數據包進行解包分析后再進行協議類型判斷，并進行相應處理：

如果是ARP協議，則將相機的MAC地址，按照ARP協議進行封裝，然后發送給PC上位機；

如果是ICMP協議，則回復相應的icmp協議數據包，表示該相機能夠ping通，相機處于在線狀態；

如果是UDP協議，則進入下一步的判斷，如果數據包發送的目標端口為3956且關鍵字信息為0x42則判定其為屬于GigE Vision協議的數據包；若不是，則不作處理，返回偵聽狀態；

GigE Vision協議數據包的解析，如果解析的數據內容為GVCP協議，則進行步驟5)的處理，如果解析的數據內容為GVSP協議，則進行步驟6)；如果解析的數據內容不是GVCP協議或GVSP協議中任意一種，則不作處理；

5)對GVCP協議的處理；

GVCP協議的處理包括六種情況：

A、當PC上位機向相機廣播發送搜尋命令時，FPGA芯片進行判斷，如果屬于同一網段的PC上位機，則回復響應搜尋數據包；如果不屬于同一網段的PC上位機，不作處理；

B、當PC上位機向相機發送更改IP地址命令時，需要回復IP地址更改成功的確認信息；

C、當PC上位機需要讀取相機基本參數信息時，需要從QSPI-FLASH芯片中讀取已存儲的相機基本參數信息；相機基本參數信息包括設備生產廠家、設備編號、協議版本、XML文件的存儲位置以及XML文件的內容；

D、當PC上位機需要寫入相機基本參數信息時，則需要將相機基本參數信息寫入QSPI-FLASH芯片中進行存儲；

E、當PC上位機需要讀取相機控制參數信息時，需要從QSPI-FLASH中讀取已存儲的相機控制參數信息；相機控制參數信息包括曝光時間、觸發方式、偏置、增益、圖像格式、壓縮方式；

F、當PC上位機需要寫入相機控制參數信息時，則需要將相機控制參數信息寫入QSPI-FLASH芯片中進行存儲；

6)對GVSP協議的處理；

GVSP協議的處理包括兩種情況：

情況1：當相機接收到PC上位機發送的圖像采集命令時：

首先，FPGA芯片發送一幅圖像的起始數據幀給PC上位機，其包含的信息包括：圖像類型，標號；

然后，FPGA芯片發送該幅圖像的完整信息；

最后，FPGA芯片發送該幅圖像的結束數據幀；

情況:2：當相機接收到PC上位機發送的圖像重傳命令時：

FPGA芯片在DDR2芯片中查找需要重傳的圖像數據所在位置并將其讀出，然后發送該圖像數據。