一種支持功能擴(kuò)展的交換的制造方法
【專利摘要】一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的電路板，所述的電路板上設(shè)有光學(xué)模塊收發(fā)器接口即SFP接口、PHY芯片、交換芯片、管理CPU以及FPGA；所述的SFP接口將通過(guò)接口的外部信號(hào)輸入至PHY芯片；所述的PHY芯片與FPGA一端相連；所述FPGA的另一端與第二PHY芯片相連，最終通過(guò)PHY芯片連接到交換芯片之中；管理CPU通過(guò)MII與交換芯片連接。本發(fā)明能在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上進(jìn)行多樣化的軟件功能開(kāi)發(fā)，最大化交換機(jī)的使用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中通訊領(lǐng)域，尤其是電力系統(tǒng)中使用的交換機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，交換機(jī)在現(xiàn)代人的生活中所扮演的角色也越來(lái)越重要，與此同時(shí)人們也對(duì)交換機(jī)提出了越來(lái)越高的要求。
[0003]目前市面上的大多數(shù)交換機(jī)采用專用交換芯片加管理CPU的結(jié)構(gòu)體系，在該體系中交換芯片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)發(fā)，CPU負(fù)責(zé)對(duì)交換芯片的設(shè)置和管理以及一些協(xié)議報(bào)文的處理。由于CPU的資源有限，不能在其之上進(jìn)行更多的功能的開(kāi)發(fā)。而提出專門定制的交換芯片或者管理CPU則顯得不是很現(xiàn)實(shí)。現(xiàn)提出一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)的技術(shù)，能在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上進(jìn)行多樣化的軟件功能開(kāi)發(fā)，最大化交換機(jī)的使用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提出一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)技術(shù)，就是在現(xiàn)有交換機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，不改變交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，對(duì)交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)做一定的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的多種功能的擴(kuò)展。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的電路板，所述的電路板上設(shè)有光學(xué)模塊收發(fā)器接口即SFP接口、PHY芯片、交換芯片、管理CPU以及FPGA ;所述的SFP接口將通過(guò)接口的外部信號(hào)輸入至PHY芯片；所述的PHY芯片與FPGA —端相連；所述FPGA的另一端與第二 PHY芯片相連，最終通過(guò)PHY芯片連接到交換芯片之中；管理CPU通過(guò)MII (媒體獨(dú)立接口、包括一個(gè)數(shù)據(jù)接口，以及一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口)與交換芯片連接。
[0006]即所述的FPGA每一路通道兩側(cè)各有一塊PHY芯片。
[0007]進(jìn)一步的，交換芯片與FPGA之間的數(shù)據(jù)傳輸:在交換芯片(BCM53262)的端口處增加一個(gè)PHY (BCM5241) ；PHY (BCM5241)的一側(cè)與交換芯片BCM53262相連接，PHY另一側(cè)通過(guò)MII接口連接至FPGA的MII接口上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從交換芯片到FPGA的傳輸；當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入FPGA之后，通過(guò)MII接口傳輸?shù)脚cFPGA相連的第二 PHY芯片(BCM5241)，最終將數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c之相連的SFP接口 ；因此在整個(gè)數(shù)據(jù)幀的接收過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了兩個(gè)PHY芯片BCM5241和一個(gè)FPGA后才到達(dá)交換芯片，參與轉(zhuǎn)發(fā)；交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)出的報(bào)文也會(huì)經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程最終到達(dá)SFP接口。
[0008]進(jìn)一步的，所述的管理CPU與FPGA之間采用LOCAL BUS總線的方式進(jìn)行訪問(wèn)；電路板上包含多個(gè)FPGA芯片，每塊FPGA芯片通過(guò)PHY芯片BCM5241連接到交換芯片的四個(gè)網(wǎng)口 ；使用三八譯碼器，通過(guò)CPU的三根地址線以及一個(gè)片選管腳實(shí)現(xiàn)CPU片選信號(hào)的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)8路片選信號(hào)，連接8塊FPGA芯片。
[0009]要實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的功能擴(kuò)展，需對(duì)交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)作出一定的改動(dòng)。在原先的硬件中報(bào)文直接進(jìn)入交換芯片(集成了 PHY)，由交換芯片直接負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文通過(guò)交換機(jī)芯片內(nèi)部集成的PHY直接傳遞到SFP上，在本發(fā)明中報(bào)文在進(jìn)入交換芯片之前先經(jīng)過(guò)FPGA，由FPGA實(shí)現(xiàn)報(bào)文的拷貝，并可根據(jù)實(shí)際的開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理，然后將報(bào)文傳遞給交換芯片。同樣當(dāng)報(bào)文由交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)報(bào)文，報(bào)文由交換芯片集成的PHY傳輸給與之連接的FPGA。如此可利用FPGA在報(bào)文的輸入和輸出源頭對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析等工作，從而實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)功能的擴(kuò)展，方便開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)功能的開(kāi)發(fā)。
[0010]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)無(wú)需增加專用交換芯片，控制了開(kāi)發(fā)成本，節(jié)約了開(kāi)發(fā)時(shí)間，具有很好的適用性，可操作性，同時(shí)又能夠最大化開(kāi)發(fā)交換機(jī)的實(shí)用功能。
[0011 ] 本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的工業(yè)交換機(jī)結(jié)構(gòu)模式不需做過(guò)多的修改。FPGA從一個(gè)串行閃存內(nèi)加載硬件配置和嵌入式處理器軟件。在生產(chǎn)過(guò)程中甚至設(shè)備被交付到現(xiàn)場(chǎng)后，都可方便地通過(guò)改寫閃存內(nèi)容來(lái)改變FPGA的硬件和軟件功能。FPGA內(nèi)的可編程硬件和軟件處理能力意味著設(shè)計(jì)師可以通過(guò)作為硬件或軟件的應(yīng)用程序來(lái)整合所需的額外功能。通過(guò)簡(jiǎn)單地再編程FPGA就可實(shí)現(xiàn)新功能的能力是對(duì)產(chǎn)品未來(lái)的保證(如支持IEEE1588v2.0)，還能非?？焖俚貙⒐I(yè)交換機(jī)新功能及特性呈獻(xiàn)給客用戶，推向市場(chǎng)。
[0012]本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明提供了一種一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)技術(shù)，不需要改變現(xiàn)有的交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，確保了原有的數(shù)據(jù)交換的安全穩(wěn)定性，同時(shí)讓數(shù)據(jù)在傳輸源頭和末尾經(jīng)過(guò)FPGA，可利用FPGA強(qiáng)大的可編程能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)交換機(jī)功能的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣性。目前現(xiàn)有技術(shù)大多數(shù)交換機(jī)采用專用交換芯片加管理CPU的結(jié)構(gòu)體系，在該體系中交換芯片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)發(fā)，CPU負(fù)責(zé)對(duì)交換芯片的設(shè)置和管理以及一些協(xié)議報(bào)文的處理。由于CPU的功能有限，不能在其之上進(jìn)行更多的功能的開(kāi)發(fā)。本發(fā)明提出一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)的技術(shù)，能在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上進(jìn)行多樣化的軟件功能開(kāi)發(fā)，最大化交換機(jī)的使用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1 一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)技術(shù)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0015]一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)技術(shù)。該方法在現(xiàn)有交換機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)交換機(jī)功能的擴(kuò)展，最大化交換機(jī)的功能。
[0016]本方法的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施:
[0017]本發(fā)明的實(shí)施包括交換機(jī)的交換芯片和FPGA之間的連接，本發(fā)明的實(shí)施包括交換機(jī)的管理CPU和FPGA之間的連接，以及本發(fā)明的實(shí)施包括各個(gè)FPGA之間的連接。
[0018](I)交換芯片與FPGA之間的數(shù)據(jù)傳輸:在交換芯片(BCM53262)的端口處增加一個(gè)PHY (BCM5241)。BCM5241的一側(cè)與交換芯片BCM53262相連接，另一側(cè)通過(guò)MII接口連接至FPGA的MII接口上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從交換芯片到FPGA的傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入FPGA之后，通過(guò)MII接口傳輸?shù)脚cFPGA相連的其他BCM5241，最終將數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c之相連的SFP。因此在整個(gè)數(shù)據(jù)幀的接收過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了兩個(gè)BCM5241和一個(gè)FPGA后才到達(dá)交換芯片，參與轉(zhuǎn)發(fā)。交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)出的報(bào)文也會(huì)經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程最終到達(dá)SFP。交換芯片型號(hào)為BCM53262;所述的PHY芯片型號(hào)為BCM5241。[0019](2)CPU與FPGA之間的訪問(wèn):CPU與FPGA之間采用LOCAL BUS總線的方式進(jìn)行訪問(wèn)，所述的FPGA每一路通道兩側(cè)各有一塊PHY芯片。電路板上包含多個(gè)FPGA芯片，每塊FPGA芯片通過(guò)BCM5241連接到交換芯片的四個(gè)網(wǎng)口。由于在實(shí)際的使用過(guò)程中可能存在多個(gè)FPGA，然而CPU的片選管腳個(gè)數(shù)有限，無(wú)法給每一個(gè)FPGA —個(gè)CPU的片選管腳。在本發(fā)明中使用三八譯碼器，通過(guò)CPU的三根地址線以及一個(gè)片選管腳實(shí)現(xiàn)CPU片選信號(hào)的復(fù)用，最多可實(shí)現(xiàn)8路片選信號(hào)，連接8塊FPGA芯片。
[0020](3) FPGA之間的同步:在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，由于交換機(jī)端口數(shù)目較多，因而會(huì)需求多個(gè)FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。在通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)的交換機(jī)功能擴(kuò)展的應(yīng)用中，可能會(huì)涉及到各個(gè)FPGA芯片之間的同步。為了保證各個(gè)FPGA的同步性，本發(fā)明中各個(gè)FPGA采用統(tǒng)一個(gè)晶振，而且通過(guò)FPGA的I/O 口將各個(gè)FPGA連接在一起，可實(shí)現(xiàn)FPGA之間的互操作，從而可以通過(guò)軟件的方式使得各個(gè)FPGA之間的同步。
[0021]本發(fā)明的工作過(guò)程:
[0022]報(bào)文的解析。由于交換機(jī)中存在著大量報(bào)文的實(shí)時(shí)交換，管理CPU無(wú)法對(duì)所有報(bào)文進(jìn)行實(shí)時(shí)的解析和處理，因此在本發(fā)明中增加FPGA來(lái)處理交換過(guò)程中接收到的大量實(shí)時(shí)報(bào)文。FPGA通過(guò)監(jiān)聽(tīng)和分析MII接口上的信號(hào)，在接收到報(bào)文的瞬間對(duì)報(bào)文的報(bào)文頭進(jìn)行解析，提取出其中的關(guān)鍵字，針對(duì)不同類型報(bào)文的不同關(guān)鍵字，對(duì)各個(gè)報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)的處理，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果存儲(chǔ)在FPGA中。
[0023]特定報(bào)文正誤的判斷。
[0024](3)管理CPU對(duì)FPGA的訪問(wèn)。管理CPU需將各種類型報(bào)文的統(tǒng)計(jì)結(jié)果定期或者不定期的通過(guò)網(wǎng)關(guān)軟件上送。此時(shí)即需要管理CPU訪問(wèn)FPGA來(lái)獲取相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在本方案中管理CPU和FPGA通過(guò)LOCAL BUS總線相連接，CPU片選相關(guān)FPGA，通過(guò)不同類型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址來(lái)獲取其相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。片選時(shí)使用三八譯碼器，通過(guò)CPU的三根地址線以及一個(gè)片選管腳實(shí)現(xiàn)CPU片選信號(hào)的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)8路片選信號(hào)，連接8塊FPGA芯片。
[0025]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的電路板，其特征是所述的電路板上設(shè)有光學(xué)模塊收發(fā)器接口即SFP接口、PHY芯片、交換芯片、管理CPU以及FPGA ;所述的SFP接口將通過(guò)接口的外部信號(hào)輸入至PHY芯片；所述的PHY芯片與FPGA —端相連；所述FPGA的另一端與第二 PHY芯片相連，最終通過(guò)PHY芯片連接到交換芯片之中；管理CPU通過(guò)MII與交換芯片連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，其特征是交換芯片與FPGA之間的數(shù)據(jù)傳輸:在交換芯片(BCM53262)的端口處增加一個(gè)PHY (BCM5241) ；PHY (BCM5241)的一側(cè)與交換芯片BCM53262相連接，PHY另一側(cè)通過(guò)MII接口連接至FPGA的MII接口上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從交換芯片到FPGA的傳輸；當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入FPGA之后，通過(guò)MII接口傳輸?shù)脚cFPGA相連的第二 PHY芯片(BCM5241)，最終將數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c之相連的SFP接口 ；因此在整個(gè)數(shù)據(jù)幀的接收過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了兩個(gè)PHY芯片BCM5241和一個(gè)FPGA后才到達(dá)交換芯片，參與轉(zhuǎn)發(fā)；交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)出的報(bào)文也會(huì)經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程最終到達(dá)SFP接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，其特征是所述的管理CPU與FPGA之間采用LOCAL BUS總線的方式進(jìn)行訪問(wèn)；電路板上包含多個(gè)FPGA芯片，每塊FPGA芯片通過(guò)PHY芯片BCM5241連接到交換芯片的四個(gè)網(wǎng)口 ；使用三八譯碼器，通過(guò)CPU的三根地址線以及一個(gè)片選管腳實(shí)現(xiàn)CPU片選信號(hào)的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)8路片選信號(hào)，連接8塊FPGA芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，其特征是所述的PHY芯片型號(hào)為BCM5241 ;所述的交換芯片型號(hào)為BCM53262 ；FPGA每一路通道兩側(cè)各有一塊PHY芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持功能擴(kuò)展的交換機(jī)，其特征是FPGA之間的同步:需求多個(gè)FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展時(shí)，涉及到各個(gè)FPGA芯片之間的同步:各個(gè)FPGA采用統(tǒng)一個(gè)晶振，而且通過(guò)FPGA的I/O 口將各個(gè)FPGA連接在一起，實(shí)現(xiàn)FPGA之間的互操作。
【文檔編號(hào)】H04L12/04GK103944738SQ201410149193
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】高吉普, 徐長(zhǎng)寶, 陳建國(guó), 王宇, 吳杰, 潘福明 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院, 南京悠闊電氣科技有限公司