如何用FPGA实现网络相关的功能
《优秀的ic/fpga开源项目》是新开的系列，旨在介绍单一项目，会比《优秀的 verilog/fpga开源项目》内容介绍更加详细，包括但不限于综合、上板测试等。两者相辅相成，互补互充~
这几年dpu的概念越来越火，有和cpu、gpu并驾齐驱的势头，通俗的讲dpu分担的工作为虚拟化、网络、存储以及安全。
从上面的工作可以看出dpu的核心是：网络。所以我们今天讲一个未来的发展核心之一：用fpga实现nic（network interface controller，网络接口控制器），从该项目出发可以实现数据可控制化，进而实现dpu功能。
当然，本项目的基本就是一个nic、router、switch等子项目的集合，可以看做目前asic-intel 82580、bcm8724、bcm5396的功能的fpga实现。
基于intel 82580网卡 bcm8724特点 bcm5396内部架构图
今天项目的核心项目地址如下：
https://github.com/netfpga
www.netfpga.org
这个项目已经发展了很多年了，从v5 fpga到现在v7 fpga，从官方板卡到各种自制板卡，应有尽有。
netfpga官方v7 板卡
核心的架构都可以在上面的板卡上实现。
整个项目包括如下几个平台的子项目：
上面的项目是根据不同板卡实现的功能类似的项目。
接下来我们以amd xilinx vc709位核心，简单说明一下怎么移植netfpga到我们的板卡上，本次实现的参考项目为netfpga-sume(架构类似)。
netfpga移植
开发环境：
win10+ubuntu虚拟机
vivado 2016.4
第一步在下面链接下载源码：
https://github.com/junganghu/netfpga-sume-live
可以使用下面命令：
git clone https://github.com/junganghu/netfpga-sume-live
ps:是不是觉得奇怪，为啥不是官方源码？这是因为官方库是私有库，需要通过官网申请，上面链接应该源开发者上传的，能使用。
第二步修改/netfpga-sume-live/tools/settings.sh：
主要修改一些路径，方便调用工具，主要修改sume_folder（库的路径）、xilinx_path（vivado的安装路径）、nf_project_name（测试的demo，可选nic，route，swich）
进入$sume_folder（库的路径）执行：
make
如果使用上面的版本vivado，应该不会出什么问题，其他版本需要修改tcl里的ip版本（出错命令行会详细提示问题，按照提示修改即可，但是ip间的差异会导致综合失败，建议先按照源vivado版本编译，后续gui界面再修改）。
上面步骤时间较久，根据电脑性能需要一个小时左右。
第三步进入reference_nic目录再次执行下面命令：
make
就会生成reference_nic.bit
ps：sdk部分官方提供了源码，可以自己新建sdk工程，把源码拷贝进去也是可以的。
第四步固化文件到fpga。
第五步就是将板卡插到测试主板上，在主板主控上加载驱动。
第六步加载驱动（驱动源文件在driver_folder目录下，执行
make allmake make install
修改驱动文件权限。
接下来:
lcpsi -vxx | grep xilinx
查找系统有没有找到pcie设备，正常会出现下面：
注意id：7028 0007，如果不是证明fpga下载的文件有问题。
载入sume_riffa模块
modprobe sume_riffa
查看有没有加载成功
lsmod
查看有没有识别到网卡：
ifconfig -a
接下来就按照自己需求进行测试了。
最后总结一下这个架构：
sume_riffa的这个nic架构pcie部分使用了基于scatter-gather dma的riffa pcie开源模块，其他ip基本都是xilinx官方ip，使用axi-stream和axi-lite的比较广泛的架构，值得学习。
总结
今天的项目简单优化后基本就可以应用到项目里了，开头说的可能比较“绕”，简单说就是如果你想用fpga实现网络相关的功能（包括但不局限于nic、route、swich、osnt等），那么你就可以到这个项目里找一个相接近的子项目移植即可，这样这个项目的功能就清晰明了了。
最后说一下，项目整体移植非常非常简单，几天时间就能让你快速实现一个网络相关项目的功能验证，同时这个该项目的架构也是比较先进的，也是值得学习的。还想什么？动手干吧~
最后，还是感谢各个大佬开源的项目，让我们受益匪浅。后面如果大家想要分享什么项目，可以在后台留言或者加微信留言，沟通转载事宜。今天就到这，我是爆肝的碎碎思，期待下期文章与你相见。
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当然，本项目的基本就是一个nic、router、switch等子项目的集合，可以看做目前asic-intel 82580、bcm8724、bcm5396的功能的fpga实现。
基于intel 82580网卡 bcm8724特点 bcm5396内部架构图
今天项目的核心项目地址如下：
https://github.com/netfpga
www.netfpga.org
这个项目已经发展了很多年了，从v5 fpga到现在v7 fpga，从官方板卡到各种自制板卡，应有尽有。
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核心的架构都可以在上面的板卡上实现。
整个项目包括如下几个平台的子项目：
上面的项目是根据不同板卡实现的功能类似的项目。
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第二步修改/netfpga-sume-live/tools/settings.sh：
主要修改一些路径，方便调用工具，主要修改sume_folder（库的路径）、xilinx_path（vivado的安装路径）、nf_project_name（测试的demo，可选nic，route，swich）
进入$sume_folder（库的路径）执行：
make
如果使用上面的版本vivado，应该不会出什么问题，其他版本需要修改tcl里的ip版本（出错命令行会详细提示问题，按照提示修改即可，但是ip间的差异会导致综合失败，建议先按照源vivado版本编译，后续gui界面再修改）。
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make
就会生成reference_nic.bit
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第六步加载驱动（驱动源文件在driver_folder目录下，执行
make allmake make install
修改驱动文件权限。
接下来:
lcpsi -vxx | grep xilinx
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注意id：7028 0007，如果不是证明fpga下载的文件有问题。
载入sume_riffa模块
modprobe sume_riffa
查看有没有加载成功
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查看有没有识别到网卡：
ifconfig -a
接下来就按照自己需求进行测试了。
最后总结一下这个架构：
sume_riffa的这个nic架构pcie部分使用了基于scatter-gather dma的riffa pcie开源模块，其他ip基本都是xilinx官方ip，使用axi-stream和axi-lite的比较广泛的架构，值得学习。
总结
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最后说一下，项目整体移植非常非常简单，几天时间就能让你快速实现一个网络相关项目的功能验证，同时这个该项目的架构也是比较先进的，也是值得学习的。还想什么？动手干吧~
最后，还是感谢各个大佬开源的项目，让我们受益匪浅。后面如果大家想要分享什么项目，可以在后台留言或者加微信留言，沟通转载事宜。今天就到这，我是爆肝的碎碎思，期待下期文章与你相见。
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