上位机通过UDP接口与FPGA互联的重传机制

基于UDP的FPGA可靠传输与丢包重传机制设计

    1. 背景与问题

使用优数科技的PCIe-404信号处理卡,采用UDP协议与FPGA进行高速数据传输。虽然UDP具备低延迟、无连接的优势,但在网络不稳定或拥堵时,丢包问题不可避免。为保证数据的完整性与可靠性,我们设计并实现了一套基于地址连续检测的丢包重传机制。

    1. 数据帧格式说明

每帧UDP数据包结构如下:

|------|--------|-----------|
| 组成部分 | 大小(字节) | 说明 |
| 协议头 | 4 | 协议类型 |
| 数据地址 | 4 | 当前数据起始地址 |
| 有效数据 | 64 | 实际传输的数据内容 |

地址递增规则:每成功发送一包数据,地址值增加 64,即下一包数据的起始地址。

    1. 丢包检测与重传机制
      1. 检测逻辑

接收端持续监听数据包,并提取第 4~7 字节(即"数据地址"字段),判断其连续性:

1)正常情况: 若地址为 0(首包),或地址等于 lastAddr + 64,则更新 lastAddr 为当前地址。

2)丢包情况:若地址不等于 lastAddr + 64,则判定为丢包。

此时,向FPGA发送重传请求,包含:

请求起始地址:lastAddr + 64,剩余待读取数据长度

      1. 重传触发与缓冲区管理

一旦触发重传机制,接收端会立即清空当前接收缓冲区,避免因残留乱序数据导致重复判断,从而降低系统资源开销。

    1. 丢包处理流程示例

以下模拟一次丢包发生时的处理过程:

检测丢包

接收端发现当前地址为 0x00002380,而上一包地址为 0x00002300,两者差值不为 64,判定 0x00002340 数据包丢失。

发送重传请求

上位机向FPGA发送重传请求,要求重传从 0x00002340 开始的数据。

FPGA响应重传

FPGA收到请求后,从指定地址重新发送数据包,确保数据连续性恢复。

    1. 总结

通过地址连续性检测与主动重传机制,我们成功在UDP协议上实现了可靠数据传输,有效应对网络不稳定导致的丢包问题。该机制具有以下优点:

  1. 轻量高效:仅通过地址判断,无需复杂握手协议
  2. 资源友好:及时清空缓冲区,避免无效数据处理
  3. 适用性强:尤其适合FPGA与上位机之间的高速数据流场景
相关推荐
Rambo.xia1 小时前
RFSoC高速采集卡设计项目:一块板卡串联综合优化5大核心技术
单片机·嵌入式硬件·fpga开发
XMAIPC_Robot2 小时前
RK3588+STM32:高性能机器人运动控制解决方案,兼顾实时性与AI算力
人工智能·stm32·嵌入式硬件·算法·fpga开发·机器人·arm+fpga
zlinear数据采集卡5 小时前
D223的DDS信号发生器:10000点查找表与4通道16位DAC波形输出
arm开发·嵌入式硬件·fpga开发·开源
物质波波波19 小时前
WS-RPE:面向边缘物理AI实时特征值计算的硬件工作窃取调度器与冗余PE激活架构
人工智能·fpga开发·架构·系统架构·硬件架构
我爱C编程1 天前
基于FPGA的DSB调制解调系统verilog开发
fpga开发·verilog·fpga·dsb
zlinear数据采集卡1 天前
USB HS 480M高速传输与SRAM记录仪:DABM-D223数据存储系统全解析
arm开发·嵌入式硬件·fpga开发·开源
逻辑诗篇1 天前
基于 XCVU13P 的 4 路 100G 光纤 PCIe 处理板 PCIE727 硬件规格全解析
fpga开发
玩嵌入式谁会脱发呀1 天前
【FPGA】 verilog设计spi读写flash实现数据DMA搬运
fpga开发
LabVIEW开发2 天前
LabVIEW 如何把地下震源定位误差做到5米内
fpga开发·labview·labview知识·labview功能·labview程序
Dr.kangder2 天前
嵌入式处理器架构解析(十)——DSP+FPGA
fpga开发·架构·嵌入式