基于ZU19EG的100G-UDP解决方案

概述

本文档介绍ZU19EG与Mellanox CX6 100G网卡通信解决方案。

环境配置

FPGA硬件：519-ZU19EG的4路100G光纤PCIe加上计算卡

电脑：国产国鑫主板（双PCU）：Gooxi G2DA-B CPU:Intel Xeon Silver @2.2GHz 内存：64GB 操作系统：ubuntu20.04

网卡：ConnectX6 MCX653106A-ECA_Ax

FPGA解决方案

板卡fpga型号：XCZU19EG-FFVC1760-2E

开发环境：Vivado2021.2

输出：QSFP28光口输出

工程代码架构如下：

UltraScale+ 100G Ethernet Subsystem配置如下：

工程代码各模块功能：

FPGA端VIO配置：

Start：控制开始发送，结束发送。

packet_length_sel：可以选择UDP包长：0是1024字节，1是2048字节，2是4096字节，3是8192字节。

time_1us：可以配置发送间隔，以1US为单位作为间隔，默认值为1000_000，即为1s钟间隔。

FPGA端发送接收速率显示是speed信号，ila在线观测，在代码中位置：

100G UDP产生模块：

UDP格式说明如下图：

下面分析一帧基于UDP的TFTP协议帧。

以太网首部

0000: 00 05 5d 67 d0 b1 00 05 5d 61 58 a8 08 00

IP首部

0000: 45 00

0010: 00 53 93 25 00 00 80 11 25 ec c0 a8 00 37 c0 a8

0020: 00 01

UDP首部

0020： 05 d4 00 45 00 3f ac 40

TFTP协议

0020: 00 01 'c'':''\''q'

0030: 'w''e''r''q''.''q''w''e'00 'n''e''t''a''s''c''i'

0040: 'i'00 'b''l''k''s''i''z''e'00 '5''1''2'00 't''i'

0050: 'm''e''o''u''t'00 '1''0'00 't''s''i''z''e'00 '0'

0060: 00

以太网首部：源MAC地址是00:05:5d:61:58:a8，目的MAC地址是00:05:5d:67:d0:b1，上层协议类型0x0800表示IP。

IP首部：每一个字节0x45包含4位版本号和4位首部长度，版本号为4，即IPv4，首部长度为5，说明IP首部不带有选项字段。服务类型为0，没有使用服务。16位总长度字段（包括IP首部和IP层payload的长度）为0x0053，即83字节，加上以太网首部14字节可知整个帧长度是97字节。IP报标识是0x9325，标志字段和片偏移字段设置为0x0000，就是DF=0允许分片，MF=0此数据报没有更多分片，没有分片偏移。TTL是0x80，也就是128。上层协议0x11表示UDP协议。IP首部校验和为0x25ec，源主机IP是c0 a8 00 37（192.168.0.55），目的主机IP是c0 a8 00 01（192.168.0.1）。

UDP首部：源端口号0x05d4（1492）是客户端的端口号，目的端口号0x0045（69）是TFTP服务的well-known端口号。UDP报长度为0x003f，即63字节，包括UDP首部和UDP层payload的长度。UDP首部和UDP层payload的校验和为0xac40。

cmac 配置按照example中的配置进行配置。