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雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡的制作方法

文檔序號:7901751閱讀:530來源:國知局
專利名稱:雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于電子領(lǐng)域,涉及一種雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡。
背景技術(shù)
現(xiàn)有的技術(shù)多使用普通計算機網(wǎng)卡進行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集,普通網(wǎng)卡由于考慮到通 用性,不是專門為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而設(shè)計的,有如下不足1、普通網(wǎng)卡硬件沒有緩存機制,丟失數(shù)據(jù)包的風險高;普通網(wǎng)卡考慮到成本因素,沒有使用專門的內(nèi)存模塊進行數(shù)據(jù)緩存,而是可能直 接使用上位機的內(nèi)存。普通網(wǎng)卡在收到一幀以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包后必須將數(shù)據(jù)包發(fā)送到上位機, 如果在上位機處理事務(wù)忙的時候,存在較大的丟棄數(shù)據(jù)包的風險。2、系統(tǒng)效率低;由于普通網(wǎng)卡每收到一幀數(shù)據(jù)需要立即傳給上位機,上位機在網(wǎng)絡(luò)流量高的情況 下,需要不斷響應(yīng)網(wǎng)卡的請求,降低了系統(tǒng)的整體效率。3、沒有精確的時間戳;時間戳是采集系統(tǒng)對收到的每一幀數(shù)據(jù)所做的時間標記,對采集系統(tǒng)來說是非常 重要的,但是普通網(wǎng)卡不具有時間戳標記功能,一般需要上位機軟件配合,但是一般的操作 系統(tǒng)只能提供毫秒級的時間標記,不能滿足以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包微秒級時間戳標記要求。4、沒有同步機制,不能夠擴展;大部分以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要對多個接口進行采集分析,因為普通網(wǎng)卡沒有同 步機制,不能擴展到多個接口。5、只有一個接口,無法嚴格保證接收數(shù)據(jù)的順序;普通網(wǎng)卡一般只有一個接口,而且沒有時間戳功能,對于多個接口采集分析時無 法分析兩個不同的以太網(wǎng)接口傳來的數(shù)據(jù)包的先后順序。6、不支持千兆光接口 ;普通以太網(wǎng)卡只有電接口的形式,不能支持專業(yè)的通信領(lǐng)域常用的千兆光以太網(wǎng) 接口的形式。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種主要用于高速以太網(wǎng)的雙接口千兆 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,可降低了丟失數(shù)據(jù)包的風險。為解決上述技術(shù)問題,本實用新型采用如下技術(shù)方案。一種雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,主要應(yīng)用于高速以太網(wǎng),包括雙端口以太網(wǎng) 接口模塊和以太網(wǎng)物理層處理模塊,所述采集卡還包括緩存模塊,時間戳管理與系統(tǒng)同步 處理模塊,以太網(wǎng)幀處理模塊,PCI接口處理模塊;所述緩存模塊與一以太網(wǎng)幀處理模塊相 連,用以存儲數(shù)據(jù);所述時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊與一以太網(wǎng)幀處理模塊相連,用以 對采集到的數(shù)據(jù)幀標記時間戳,并在多個雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡工作時對所有的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡進行時間戳同步;所述以太網(wǎng)幀處理模塊與所述以太網(wǎng)物理層 處理模塊相連,用以完成以太網(wǎng)幀頭定界處理,并對數(shù)據(jù)幀根據(jù)時間戳先后順序進行排序 然后存儲到所述緩存模塊中;所述PCI接口處理模塊分別與所述以太網(wǎng)幀處理模塊和緩存 模塊相連,用以在所述以太網(wǎng)幀處理模塊的控制下將緩存模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機緩沖 區(qū),供上位機進行處理。作為本實用新型的一種優(yōu)選方案,所述采集卡還包括一與所述PCI接口處理模塊 相連的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊,用以跟蹤以太網(wǎng)接口狀態(tài),板卡運行狀態(tài),并通過PCI接口處理 模塊為上位機提供查詢接口。作為本實用新型的另一種優(yōu)選方案,所述雙端口以太網(wǎng)接口模塊與所述以太網(wǎng)物 理層處理模塊相連,用以將以太網(wǎng)的各個接口的信號采集到采集卡中。作為本實用新型的再一種優(yōu)選方案,所述以太網(wǎng)物理層處理模塊分別與所述雙端 口以太網(wǎng)接口模塊和以太網(wǎng)幀處理模塊相連,用以將雙端口以太網(wǎng)接口模塊輸出的模擬信 號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,并將數(shù)字信號輸入給以太網(wǎng)幀處理模塊進行處理。作為本實用新型的再一種優(yōu)選方案,所述時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊包括時 間戳管理器,同步處理模塊;所述時間戳管理器用以對采集到的每一幀數(shù)據(jù)標記納秒級的 時間戳;所述同步處理模塊用以在多個雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡工作時對所有的雙接 口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡進行時間戳同步,確保所有雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡具備統(tǒng) 一的時間戳。作為本實用新型的再一種優(yōu)選方案,所述雙端口以太網(wǎng)接口模塊包括光/電接口 模塊,光/電接口模塊與采集卡外部的光以太網(wǎng)或電以太網(wǎng)接口相連,用以采集光/電信 號,完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,為太網(wǎng)物理層處理模塊提供物理層數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果在于本實用新型采用硬件緩存機制降低了丟失數(shù)據(jù)包的 風險,采用時間戳精確了數(shù)據(jù)的時間管理,采用同步機制方便采集卡擴展,此外本實用新型 能夠嚴格保證接收數(shù)據(jù)的順序,支持千兆光接口。

圖1為傳統(tǒng)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實用新型所述的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)示意圖<主要組件符號說明1、雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡;12、以太網(wǎng)物理層處理模塊;14、PCI接口處理模塊;16、時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊
11、雙端口以太網(wǎng)接口模塊; 13、以太網(wǎng)幀處理模塊; 15、緩存模塊; 17、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細說明。實施例一本實施例提供一種主要用于高速以太網(wǎng)的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,如圖2 所示,所述雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡1包括雙端口以太網(wǎng)接口模塊11,以太網(wǎng)物理層處理模塊12,以太網(wǎng)幀處理模塊13,PCI接口處理模塊14,緩存模塊15,時間戳管理與采集 卡同步模塊16,系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊17。雙端口以太網(wǎng)接口模塊11與所述以太網(wǎng)物理層處理模塊12相連,用以將以太網(wǎng) 的各個接口的信號采集到采集卡中。所述雙端口以太網(wǎng)接口模塊包括光/電接口模塊,光 /電接口模塊與采集卡外部的光以太網(wǎng)或電以太網(wǎng)接口相連,用以采集光/電信號,完成模 擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,為太網(wǎng)物理層處理模塊提供物理層數(shù)據(jù)。所述以太網(wǎng)物理層處理模塊12與所述以太網(wǎng)幀處理模塊13相連,用以將雙端口 以太網(wǎng)接口模塊輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,并將數(shù)字信號輸入給以太網(wǎng)幀處理模塊 進行處理。緩存模塊15與以太網(wǎng)幀處理模塊13相連,用以存儲數(shù)據(jù)。時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊16與以太網(wǎng)幀處理模塊13相連,用以對采集到 的數(shù)據(jù)幀標記時間戳并在多個雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡工作時對所有的雙接口千兆 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡進行時間戳同步。所述時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊包括時間戳管 理器,同步處理模塊;所述時間戳管理器用以對采集到的每一幀數(shù)據(jù)標記納秒級的時間戳; 所述同步處理模塊用以在多個雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡工作時對所有的雙接口千兆 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡進行時間戳同步,確保所有雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡具備統(tǒng)一的時 間戳。以太網(wǎng)幀處理模塊13與所述以太網(wǎng)物理層處理模塊12相連,用以完成以太網(wǎng)幀 頭定界處理,并對數(shù)據(jù)幀根據(jù)時間戳先后順序進行排序然后存儲到所述緩存模塊中。PCI接口處理模塊14分別與所述以太網(wǎng)幀處理模塊13和緩存模塊15相連,用以 在所述以太網(wǎng)幀處理模塊的控制下將緩存模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機緩沖區(qū),供上位機進 行處理。系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊17與所述PCI接口處理模塊相連的,用以跟蹤以太網(wǎng)接口狀 態(tài),板卡運行狀態(tài),并通過PCI接口處理模塊為上位機提供查詢接口。本實施例所述的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡1首先通過光/電接口模塊將以 太網(wǎng)的各個接口的信號通過模塊11采集進入采集卡,然后由以太網(wǎng)物理層處理模塊12將 采集到的信號實現(xiàn)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換,以太網(wǎng)幀處理模塊13完成以太網(wǎng)幀頭定界處理, 并對多端口的數(shù)據(jù)幀根據(jù)時間戳先后順序進行排序,再將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包存儲到緩存模塊 15(DDR2 SDRAM)中,PCI接口處理模塊14實現(xiàn)PCI接口協(xié)議功能,用以太網(wǎng)接口將緩存模 塊15中的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機緩沖區(qū)中,供上位機進行處理。本實用新型具有以下優(yōu)點1.采用硬件緩存機制,丟失數(shù)據(jù)包的風險低;專門設(shè)計了 128M DDR SDRAM緩存模塊進行數(shù)據(jù)緩存,在收到一定數(shù)量的以太網(wǎng)數(shù) 據(jù)包后,再將數(shù)據(jù)包發(fā)送到上位機,如果在上位機來不及響應(yīng)請求,緩存模塊可以繼續(xù)緩存 采集的數(shù)據(jù),這樣大大降低了采集時丟棄數(shù)據(jù)包的風險。2.采集卡整體效率提高;本實用新型采用了批量采集、批量傳送到上位的機制,上位機在網(wǎng)絡(luò)流量高的情 況下,大大降低了采集卡響應(yīng)請求的次數(shù),從而提高了采集卡的整體效率。3.精確的時間戳;
5[0048]設(shè)計了納秒級的時間管理器,對采集到的每一幀數(shù)據(jù)標記了納秒級的時間戳,滿 足絕大部分的應(yīng)用的需要。4.采用同步機制,便于采集卡擴展;5.每個卡上只有兩個個接口,能夠嚴格保證接收數(shù)據(jù)的順序;6.支持千兆光接口 ;本實用新型采用了千兆光和千兆電兼容設(shè)計的光/電接口模塊,能夠滿足通信領(lǐng) 域數(shù)據(jù)采集的需求。這里本實用新型的描述和應(yīng)用是說明性的,并非想將本實用新型的范圍限制在上 述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的,對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是,在不脫 離本實用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下,本實用新型可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例, 以及用其他元件、材料和部件來實現(xiàn)。
權(quán)利要求一種雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,主要應(yīng)用于高速以太網(wǎng),包括雙端口以太網(wǎng)接口模塊和以太網(wǎng)物理層處理模塊,其特征在于,所述采集卡還包括緩存模塊,與一以太網(wǎng)幀處理模塊相連,用以存儲數(shù)據(jù);時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊,與一以太網(wǎng)幀處理模塊相連,用以對采集到的數(shù)據(jù)幀標記時間戳,并在多個雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡工作時對所有的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡進行時間戳同步;以太網(wǎng)幀處理模塊,與所述以太網(wǎng)物理層處理模塊相連,用以完成以太網(wǎng)幀頭定界處理,并對數(shù)據(jù)幀根據(jù)時間戳先后順序進行排序然后存儲到所述緩存模塊中;PCI接口處理模塊,分別與所述以太網(wǎng)幀處理模塊和緩存模塊相連,用以在所述以太網(wǎng)幀處理模塊的控制下將緩存模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機緩沖區(qū),供上位機進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,其特征在于所述時間戳管 理與系統(tǒng)同步處理模塊包括時間戳管理器,用以對采集到的每一幀數(shù)據(jù)標記納秒級的時間戳;同步處理模塊,用以在多個雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡工作時對所有的雙接口千兆 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡進行時間戳同步,確保所有雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡具備統(tǒng)一的時 間戳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,其特征在于,所述雙端口以 太網(wǎng)接口模塊包括光/電接口模塊,光/電接口模塊與采集卡外部的光以太網(wǎng)或電以太網(wǎng) 接口相連,用以采集光/電信號,完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,為太網(wǎng)物理層處理模塊 提供物理層數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型公開了一種雙接口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集卡,包括雙端口以太網(wǎng)接口模塊,以太網(wǎng)物理層處理模塊,緩存模塊,時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊,以太網(wǎng)幀處理模塊,PCI接口處理模塊;緩存模塊與一以太網(wǎng)幀處理模塊相連,時間戳管理與系統(tǒng)同步處理模塊與一以太網(wǎng)幀處理模塊相連,以太網(wǎng)幀處理模塊與以太網(wǎng)物理層處理模塊相連,用以完成以太網(wǎng)幀頭定界處理,并對數(shù)據(jù)幀根據(jù)時間戳先后順序進行排序然后存儲到所述緩存模塊中;PCI接口處理模塊分別與以太網(wǎng)幀處理模塊和緩存模塊相連。本實用新型采用硬件緩存機制降低了丟失數(shù)據(jù)包的風險,采用時間戳精確了數(shù)據(jù)的時間管理,采用同步機制方便采集卡擴展,此外本實用新型能夠嚴格保證接收數(shù)據(jù)的順序,支持千兆光接口。
文檔編號H04L12/56GK201657014SQ20102019424
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者鄧紅峰 申請人:上海灣流儀器技術(shù)有限公司
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