[发明专利]基于FPGA实现GigE Vision协议进行网络通信的方法

摘要

本发明属于嵌入式通信领域，涉及一种基于FPGA实现GigE Vision协议进行网络通信的方法。该方法通过对GigE Vison协议进行精简，用硬件描述语言实现了GigE Vision协议的各个功能,该方法不仅降低了实现成本，同时运行速度大大提升。该方法的步骤是：1)搭建网络通信系统；2)建立数据收发通道；3)利用QSPI‑FLASH芯片建立参数存储区域；4)运行底层协议；5)对GVCP协议的处理；6)对GVSP协议的处理。

主权项

1.一种基于FPGA实现GigE Vision协议进行网络通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)搭建网络通信系统；所述网络通信系统包括FPGA芯片、PHY芯片、DDR2芯片以及QSPI‑FLASH芯片；PHY芯片与FPGA芯片连接负责网络数据的收发；DDR2芯片与FPGA芯片连接负责图像数据的缓存；QSPI‑FLASH芯片与FPGA芯片连接负责XML文件的存储；2)建立数据收发通道；FPGA与PHY芯片通过RGMII接口相连，由FPGA通过MIDO和MDC配置PHY芯片的工作状态，建立数据收发通道；3)利用QSPI‑FLASH芯片建立参数存储区域；存储区域的存储数据包括两个部分：(1)相机通用参数，所述相机通用参数包括IP地址、MAC地址；(2)GigE Vision协议需要的XML文件的ZIP压缩包；XML文件的ZIP压缩包内容包含了GigE Vision的协议版本信息，控制寄存器的地址表以及图像信息寄存器地址表；4)运行底层协议；首先进入侦听状态,在FPGA中首先将接收到的PC上位机发送的网络数据包进行解包分析后再进行协议类型判断，并进行相应处理：如果是ARP协议，则将相机的MAC地址，按照ARP协议进行封装，然后发送给PC上位机；如果是ICMP协议，则回复相应的icmp协议数据包，表示该相机能够ping通，相机处于在线状态；如果是UDP协议，则进入下一步的判断，如果数据包发送的目标端口为3956且关键字信息为0x42则判定其为属于GigE Vision协议的数据包；若不是，则不作处理，返回侦听状态；GigE Vision协议数据包的解析，如果解析的数据内容为GVCP协议，则进行步骤5)的处理，如果解析的数据内容为GVSP协议，则进行步骤6)；如果解析的数据内容不是GVCP协议或GVSP协议中任意一种，则不作处理；5)对GVCP协议的处理；GVCP协议的处理包括六种情况：A、当PC上位机向相机广播发送搜寻命令时，FPGA芯片进行判断，如果属于同一网段的PC上位机，则回复响应搜寻数据包；如果不属于同一网段的PC上位机，不作处理；B、当PC上位机向相机发送更改IP地址命令时，需要回复IP地址更改成功的确认信息；C、当PC上位机需要读取相机基本参数信息时，需要从QSPI‑FLASH芯片中读取已存储的相机基本参数信息；相机基本参数信息包括设备生产厂家、设备编号、协议版本、XML文件的存储位置以及XML文件的内容；D、当PC上位机需要写入相机基本参数信息时，则需要将相机基本参数信息写入QSPI‑FLASH芯片中进行存储；E、当PC上位机需要读取相机控制参数信息时，需要从QSPI‑FLASH中读取已存储的相机控制参数信息；相机控制参数信息包括曝光时间、触发方式、偏置、增益、图像格式、压缩方式；F、当PC上位机需要写入相机控制参数信息时，则需要将相机控制参数信息写入QSPI‑FLASH芯片中进行存储；6)对GVSP协议的处理；GVSP协议的处理包括两种情况：情况1：当相机接收到PC上位机发送的图像采集命令时：首先，FPGA芯片发送一幅图像的起始数据帧给PC上位机，其包含的信息包括：图像类型，标号；然后，FPGA芯片发送该幅图像的完整信息；最后，FPGA芯片发送该幅图像的结束数据帧；情况:2：当相机接收到PC上位机发送的图像重传命令时：FPGA芯片在DDR2芯片中查找需要重传的图像数据所在位置并将其读出，然后发送该图像数据。