專利名稱：一種嵌入式工業(yè)交換機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉可以嵌入到各種工業(yè)交換機中，可以靈活變換交換機的接口位置 和形式。并為用戶嵌入到各種控制系統(tǒng)中提供方便的條件。
背景技術：
工業(yè)現(xiàn)場以往使用各種工業(yè)現(xiàn)場總線將各種工業(yè)設備連接在一起，形成工業(yè) 控制網(wǎng)絡，但隨著工業(yè)客戶需求的不斷提升，現(xiàn)場總線己經(jīng)不能滿足工業(yè)客戶 日益增加的新需求。也由于各種現(xiàn)場總線標準的不統(tǒng)一，限制了工業(yè)現(xiàn)場總線 的進一步發(fā)展。于是，工業(yè)客戶將目光投向了在商用行業(yè)應用成功的以太網(wǎng)技術。工業(yè)以太網(wǎng)交換技術是近兩年在工業(yè)行業(yè)興起的一門邊沿技術，是將商用網(wǎng) 絡交換技術應用于工業(yè)現(xiàn)場，同時也增加了許多工業(yè)屬性。以滿足工業(yè)現(xiàn)場復 雜多變的環(huán)境適應性。東土公司發(fā)明的嵌入式工業(yè)交換機，是在分析工業(yè)行業(yè)的各種需求后研制 的具有突出創(chuàng)新性產(chǎn)品。發(fā)明內(nèi)容系統(tǒng)總體設計設備提供4個標準的pecl電平接口 ( 100Base-FX為LVPECL 電平.100Base-TX為MLT-3)通過插針的形式與母板相連。在母板上實現(xiàn)兩 個標準的10/100M的電以太網(wǎng)口，和兩個光、電可選并支持自愈解環(huán)的以太網(wǎng)接口。若選擇光以太網(wǎng)接口模式，那么端口將被強制到百兆全雙工，支持 DT-Ring解環(huán)模式，組成環(huán)網(wǎng)時，解環(huán)時間小于30ms。若選擇電以太網(wǎng)接口 模式，端口速率支持自適應，端口支持DT-Ring解環(huán)模式，可以組成環(huán)網(wǎng)， 解環(huán)時間小于30ms。


圖l硬件系統(tǒng)原理框圖 圖2硬件實物圖 圖3 SWITCH與CPU原理框圖 圖4 WEB管理模塊功能框圖 圖5靜態(tài)組播模塊具體實施方式
1. 1硬件實現(xiàn)方法硬件實現(xiàn)方法取消以往的光模塊和RJ45座，用堆疊器輸出差分信號，為了方 便將普通的電口信號放在一側，光電可選可以接環(huán)的PEC電平放在板子另一側。 交換機考慮了信號的完整性，抗干擾性。系統(tǒng)原理框圖如圖l。實物圖如21. 2電源設計嵌入式交換機電源采用3. 3VDC電源供電，通過插針提供給板子。 1. 2. 1SWITCH與CPU通信實現(xiàn)SWITCH實現(xiàn)主要考慮高速信號線、低速信號的平衡及信號的完整性，主體時鐘，以及SPI總線的可靠性，如下圖3所示。SWITCH與CPU卡通信采用MII、 SPI總線接口，與各種百兆模之間采用差分總線 接口，通過插針提供差分信號。1.2.3端口指示燈實現(xiàn)電口/光口指示燈由CPLD給出信號，通過插針給出信號。 1. 3軟件實現(xiàn)1.3. 1. IDT-ring模塊實現(xiàn)DT-R1NG模塊是一種工業(yè)環(huán)境卜'的以太網(wǎng)快速、可靠冗余環(huán)網(wǎng)的倒換設計方 法，其特征是指定環(huán)網(wǎng)中的.卞:站/從站節(jié)點；指定每個交換節(jié)點的環(huán)端口及環(huán)端 U的Forward、 Block狀態(tài)；主站節(jié)點通過Forward狀態(tài)端口發(fā)送TEST報文，Block 狀態(tài)的端n檢測TEST報文；土從站節(jié)點快速檢測被指定的環(huán)端口的L1NK-UP、 LINK-1X)WN狀態(tài)，轉發(fā)并刷新MAC地址；從站收到》:站發(fā)出的拓撲改變的報文后 刷新MAC地址。整個拓撲改變到重新構成達到穩(wěn)態(tài)時間小丁-30ms 。1:站有3種狀態(tài)，分別為起始狀態(tài)、環(huán)一開狀態(tài)和環(huán)一關狀態(tài)；由協(xié)議報文 和木站環(huán)端口狀態(tài)控制協(xié)議狀態(tài)遷移。無論處于何種狀態(tài)，.l::站都會向丄環(huán)端 口發(fā)送TEST報文，用j'-檢測環(huán)路狀態(tài)。起始狀態(tài)當環(huán)端口只有一個為LINK-[JP時的狀態(tài)，不需耍協(xié)議對協(xié)議報文 進行任何處理，只檢測環(huán)端ULINK-UP事件，當次環(huán)端ULINK-UP后，將狀態(tài)轉 到環(huán)-關狀態(tài)，同時設置次環(huán)端口為BL0CK狀態(tài)。環(huán)-關狀態(tài)DT-RING環(huán)在物理上的連接狀態(tài)；環(huán)h的每個端n狀態(tài)都為LlNK-UP 狀態(tài)，此時物理上已經(jīng)成環(huán)。環(huán)-丌狀態(tài)DT-RING環(huán)在物理上的連接狀態(tài)；環(huán)上的端口至少有一個是LINK-D0WN狀態(tài)；主環(huán)此時不能接收到自己從主環(huán)端口發(fā)送的Hello報文。 1.3.2 WEB模塊實現(xiàn)WEB模塊實現(xiàn)了瀏覽器對交換機的管理，通過冊B頁面可以顯示交換的各種工作 狀態(tài)，對交換機的功能進行配置，升級軟件及重新啟動設備等功能。WEB模塊的 功能結構如圖4■用戶認證模塊當用戶需要使用WEB模塊管理交換機時，需要輸入認證信息(用戶名、密碼)當系統(tǒng)對當前用戶認證通過后方可使用WEB管理功能。 ■設備狀態(tài)顯示模塊包含設備基本信息、端口狀態(tài)及端口的流量信息。端口 狀態(tài)及端口流量會定時刷新，確保信息的有效性■設備基本配置模塊包含IP地址配置、設備名稱配置、端口配置、用戶認證信息修改、軟件版本査詢及軟件升級功能?！鲈O備高級配置模塊包含端口流量配置、VLAN配置管理、端口鏡像配置管理、 端口聚合配置管理、靜態(tài)組播地址表配置管理、IGMP Sno鄰ing配置管理、 SNMP配置管理、冗余環(huán)配置管理、端口優(yōu)先級(Q0S)的配置管理、廣播風 暴抑制及MAC地址老化時間的配置?！鲈O備管理及配置保存模塊包含設備重起、用戶退出認證模式、保存配置信 息及恢復默認配置。1.3.3靜態(tài)組播模塊實現(xiàn)靜態(tài)組播模塊實現(xiàn)，是通過手動添加靜態(tài)組播表的方式，添加組播用戶，相對 丁-動態(tài)組播具有簡單、可靠、時延小等優(yōu)點，并且不需要協(xié)議參與；可以通過 配置靜態(tài)組播轉發(fā)表，來實現(xiàn)多播數(shù)據(jù)的轉發(fā)。實現(xiàn)原理框圖如5。
權利要求
1、一種嵌入式工業(yè)交換機，其特征一在于交換機可以嵌入到不同用戶需求的板卡中，通過堆疊器輸出差分總線，為用戶提供4個端口，端口的種類用戶可以根據(jù)需求不同進行外圍的選擇。其特征二在于該模塊采用3.3VDC供電，同時采用高效的開關電源，其效率高達90％，為系統(tǒng)提供可靠的供電，并保證電源儲能達到本質安全的需求，能保證在危險環(huán)境中的應用。其特征三在于嵌入式工業(yè)交換機提供先進的WEB、CLI管理能對各個端口進行便捷的管理。所述的嵌入式工業(yè)交換機的J6輸出雙路PECL電平，可以選擇為光口或電口。所述的嵌入式工業(yè)交換機的J6輸出的端口電平可以組成環(huán)網(wǎng)所述的嵌入式工業(yè)交換機的J5輸出雙路PECL電平，此兩路電平只能為電口，并且能組環(huán)所述的嵌入式工業(yè)交換機的J5有端口告警的開關量輸出，當端口斷開沒有連接時，開關量閉和；若端口有連接開關量斷開。所述的嵌入式工業(yè)交換機的J5有網(wǎng)管口的TTL電平輸出，可以管理交換機，對交換機進行配置所述的嵌入式工業(yè)交換機的J5有各個端口指示燈信號輸出所述的嵌入式工業(yè)交換機的J5有3.3V電源輸入接口所述的嵌入式工業(yè)交換機采用開關電源進行電源轉換，轉換效率高可以達到90％。電源為雙輸出兩相降壓型同步DC/DC控制器，開關頻率可以隨機改變，使EMI屏蔽和濾波器的需求達到最小，同時極大地降低了DC/DC控制器輸入和輸出的峰值輻射與傳導噪聲。所述的嵌入式工業(yè)交換機組成環(huán)形網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡的倒換速度小于30ms。
2、 根據(jù)權利要求l，其特征在于系統(tǒng)滿載的狀態(tài)下，其功耗小于5.6w。
3、 根據(jù)權利要求1，其特征在于電源的告警信息可以顯示在WEB的頁面上， 便于系統(tǒng)網(wǎng)元的維護與管理。
4、 根據(jù)權利要求l，其特征在于電源告警信息同時可以發(fā)送到基于SNMP協(xié)議 的KYVISION3.0管理軟件中，并在后臺顯示告警信息。便于系統(tǒng)網(wǎng)絡的整體管理。
5、 根據(jù)權利要求l，其特征在于該發(fā)明能組環(huán)行網(wǎng)絡，并提供另外一對百兆口 上聯(lián)，組成百兆環(huán)行網(wǎng)絡時，其倒換速度小于30ms。
6、 根據(jù)權利要求l，其特征在于采用CPLD控制端口及系統(tǒng)運行指示燈。
全文摘要
本發(fā)明是一種嵌入式工業(yè)交換機的實施例，其特征一在于交換機可以嵌入到不同用戶需求的板卡中，通過堆疊器輸出差分總線，為用戶提供4個端口，端口的種類用戶可以根據(jù)需求不同進行外圍的選擇。其特征二在于該模塊采用3.3VDC供電，同時采用高效的開關電源，其效率高達95％，為系統(tǒng)提供可靠的供電，并保證電源儲能達到本質安全的需求，能保證在危險環(huán)境中的應用。其特征三在于嵌入式工業(yè)交換機提供先進的WEB、CLI管理能對各個端口進行便捷的管理。每個端口都可以啟用DT-RING協(xié)議，工作在環(huán)行網(wǎng)絡模式下。
文檔編號H04L12/02GK101262354SQ200710176860
公開日2008年9月10日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2007年11月6日
發(fā)明者薇 劉, 張洪雁, 薛百華, 陳凡民 申請人:北京東土科技股份有限公司