`timescale 1ns/1ns
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// Author : EmbedFire
// 实验平台: 野火FPGA系列开发板
// 公司 : http://www.embedfire.com
// 论坛 : http://www.firebbs.cn
// 淘宝 : https://fire-stm32.taobao.com
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module udp_rx(
input clk , //时钟信号
input rst_n , //复位信号，低电平有效
input gmii_rx_dv , //GMII输入数据有效信号
input [7:0] gmii_rxd , //GMII输入数据
output reg rec_pkt_done, //以太网单包数据接收完成信号
output reg rec_en , //以太网接收的数据使能信号
output reg [31:0] rec_data , //以太网接收的数据
output reg [15:0] rec_byte_num //以太网接收的有效字数 单位:byte
);
//parameter define
//开发板MAC地址
parameter BOARD_MAC = 48'hff_ff_ff_ff_ff_ff;
//开发板IP地址
parameter BOARD_IP = {8'd0,8'd0,8'd0,8'd0};
localparam st_idle = 7'b000_0001; //初始状态，等待接收前导码
localparam st_preamble = 7'b000_0010; //接收前导码状态
localparam st_eth_head = 7'b000_0100; //接收以太网帧头
localparam st_ip_head = 7'b000_1000; //接收IP首部
localparam st_udp_head = 7'b001_0000; //接收UDP首部
localparam st_rx_data = 7'b010_0000; //接收有效数据
localparam st_rx_end = 7'b100_0000; //接收结束
localparam ETH_TYPE = 16'h0800 ; //以太网协议类型 IP协议
//reg define
reg [6:0] cur_state ;
reg [6:0] next_state ;
reg skip_en ; //控制状态跳转使能信号
reg error_en ; //解析错误使能信号
reg [4:0] cnt ; //解析数据计数器
reg [47:0] des_mac ; //目的MAC地址
reg [15:0] eth_type ; //以太网类型
reg [31:0] des_ip ; //目的IP地址
reg [5:0] ip_head_byte_num; //IP首部长度
reg [15:0] udp_byte_num ; //UDP长度
reg [15:0] data_byte_num ; //数据长度
reg [15:0] data_cnt ; //有效数据计数
reg [1:0] rec_en_cnt ; //8bit转32bit计数器
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//** main code
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//(三段式状态机)同步时序描述状态转移
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n)
cur_state <= st_idle;
else
cur_state <= next_state;
end
//组合逻辑判断状态转移条件
always @(*) begin
next_state = st_idle;
case(cur_state)
st_idle : begin //等待接收前导码
if(skip_en)
next_state = st_preamble;
else
next_state = st_idle;
end
st_preamble : begin //接收前导码
if(skip_en)
next_state = st_eth_head;
else if(error_en)
next_state = st_rx_end;
else
next_state = st_preamble;
end
st_eth_head : begin //接收以太网帧头
if(skip_en)
next_state = st_ip_head;
else if(error_en)
next_state = st_rx_end;
else
next_state = st_eth_head;
end
st_ip_head : begin //接收IP首部
if(skip_en)
next_state = st_udp_head;
else if(error_en)
next_state = st_rx_end;
else
next_state = st_ip_head;
end
st_udp_head : begin //接收UDP首部
if(skip_en)
next_state = st_rx_data;
else
next_state = st_udp_head;
end
st_rx_data : begin //接收有效数据
if(skip_en)
next_state = st_rx_end;
else
next_state = st_rx_data;
end
st_rx_end : begin //接收结束
if(skip_en)
next_state = st_idle;
else
next_state = st_rx_end;
end
default : next_state = st_idle;
endcase
end
//时序电路描述状态输出,解析以太网数据
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n) begin
skip_en <= 1'b0;
error_en <= 1'b0;
cnt <= 5'd0;
des_mac <= 48'd0;
eth_type <= 16'd0;
des_ip <= 32'd0;
ip_head_byte_num <= 6'd0;
udp_byte_num <= 16'd0;
data_byte_num <= 16'd0;
data_cnt <= 16'd0;
rec_en_cnt <= 2'd0;
rec_en <= 1'b0;
rec_data <= 32'd0;
rec_pkt_done <= 1'b0;
rec_byte_num <= 16'd0;
end
else begin
skip_en <= 1'b0;
error_en <= 1'b0;
rec_en <= 1'b0;
rec_pkt_done <= 1'b0;
case(next_state)
st_idle : begin
if((gmii_rx_dv == 1'b1) && (gmii_rxd == 8'h55))
skip_en <= 1'b1;
end
st_preamble : begin
if(gmii_rx_dv) begin //解析前导码
cnt <= cnt + 5'd1;
if((cnt < 5'd6) && (gmii_rxd != 8'h55)) //7个8'h55
error_en <= 1'b1;
else if(cnt==5'd6) begin
cnt <= 5'd0;
if(gmii_rxd==8'hd5) //1个8'hd5
skip_en <= 1'b1;
else
error_en <= 1'b1;
end
end
end
st_eth_head : begin
if(gmii_rx_dv) begin
cnt <= cnt + 5'b1;
if(cnt < 5'd6)
des_mac <= {des_mac[39:0],gmii_rxd}; //目的MAC地址
else if(cnt == 5'd12)
eth_type[15:8] <= gmii_rxd; //以太网协议类型
else if(cnt == 5'd13) begin
eth_type[7:0] <= gmii_rxd;
cnt <= 5'd0;
//判断MAC地址是否为开发板MAC地址或者公共地址
if(((des_mac == BOARD_MAC) ||(des_mac == 48'hff_ff_ff_ff_ff_ff))
&& eth_type[15:8] == ETH_TYPE[15:8] && gmii_rxd == ETH_TYPE[7:0])
skip_en <= 1'b1;
else
error_en <= 1'b1;
end
end
end
st_ip_head : begin
if(gmii_rx_dv) begin
cnt <= cnt + 5'd1;
if(cnt == 5'd0)
ip_head_byte_num <= {gmii_rxd[3:0],2'd0};
else if((cnt >= 5'd16) && (cnt <= 5'd18))
des_ip <= {des_ip[23:0],gmii_rxd}; //目的IP地址
else if(cnt == 5'd19) begin
des_ip <= {des_ip[23:0],gmii_rxd};
//判断IP地址是否为开发板IP地址
if((des_ip[23:0] == BOARD_IP[31:8])
&& (gmii_rxd == BOARD_IP[7:0])) begin
if(cnt == ip_head_byte_num - 1'b1) begin
skip_en <=1'b1;
cnt <= 5'd0;
end
end
else begin
//IP错误，停止解析数据
error_en <= 1'b1;
cnt <= 5'd0;
end
end
else if(cnt == ip_head_byte_num - 1'b1) begin
skip_en <=1'b1; //IP首部解析完成
cnt <= 5'd0;
end
end
end
st_udp_head : begin
if(gmii_rx_dv) begin
cnt <= cnt + 5'd1;
if(cnt == 5'd4)
udp_byte_num[15:8] <= gmii_rxd; //解析UDP字节长度
else if(cnt == 5'd5)
udp_byte_num[7:0] <= gmii_rxd;
else if(cnt == 5'd7) begin
//有效数据字节长度，（UDP首部8个字节，所以减去8）
data_byte_num <= udp_byte_num - 16'd8;
skip_en <= 1'b1;
cnt <= 5'd0;
end
end
end
st_rx_data : begin
//接收数据，转换成32bit
if(gmii_rx_dv) begin
data_cnt <= data_cnt + 16'd1;
rec_en_cnt <= rec_en_cnt + 2'd1;
if(data_cnt == data_byte_num - 16'd1) begin
skip_en <= 1'b1; //有效数据接收完成
data_cnt <= 16'd0;
rec_en_cnt <= 2'd0;
rec_pkt_done <= 1'b1;
rec_en <= 1'b1;
rec_byte_num <= data_byte_num;
end
//先收到的数据放在了rec_data的高位,所以当数据不是4的倍数时,
//低位数据为无效数据，可根据有效字节数来判断(rec_byte_num)
if(rec_en_cnt == 2'd0)
rec_data[31:24] <= gmii_rxd;
else if(rec_en_cnt == 2'd1)
rec_data[23:16] <= gmii_rxd;
else if(rec_en_cnt == 2'd2)
rec_data[15:8] <= gmii_rxd;
else if(rec_en_cnt==2'd3) begin
rec_en <= 1'b1;
rec_data[7:0] <= gmii_rxd;
end
end
end
st_rx_end : begin //单包数据接收完成
if(gmii_rx_dv == 1'b0 && skip_en == 1'b0)
skip_en <= 1'b1;
end
default : ;
endcase
end
end
endmodule
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