一種fc-ae交換機和交換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域，尤其涉及一種FC-AE交換機和交換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天電子數(shù)據(jù)總線的發(fā)展，MIL-STD-1553B因其速率只有IMbps,越來越不能滿足高速率應(yīng)用的場合，而FC是目前廣泛應(yīng)用于美國第四代戰(zhàn)機的一種串行通信協(xié)議，集合了通道與網(wǎng)絡(luò)兩者的優(yōu)點。FC是美國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(ANSI)的X3T11小組于1988年開始制定，目前已形成一個龐大的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簇。FC憑借高帶寬、低延遲、低誤碼率的優(yōu)異性能應(yīng)用到了 F-18E/F、AH-64Apche、B_1B、V22等眾多航空航天任務(wù)中。FC是一種完全開放的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有專門針對航空電子應(yīng)用環(huán)境的FC-AE協(xié)議子集，規(guī)范了在航空環(huán)境中光纖通道交換網(wǎng)絡(luò)與環(huán)路拓撲連接設(shè)備的選擇。
[0003]FC-AE網(wǎng)絡(luò)主要包括節(jié)點卡和交換機，節(jié)點卡通過交換機相互傳輸數(shù)據(jù)；交換機用于實現(xiàn)管理鏈路連接狀態(tài)；對數(shù)據(jù)幀進行接收和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，是FC-AE網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備。
[0004]但是，現(xiàn)有的FC交換機缺少針對FC-AE特殊環(huán)境要求的實現(xiàn)，如同時支持隱式登錄和顯式登錄；對網(wǎng)絡(luò)的擴展通過E端口實現(xiàn)，占用交換端口，并且?guī)捠芟抻诙丝谒俾?，不能滿足高速數(shù)據(jù)傳輸要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種FC-AE交換機，所述交換機包括一個或多個通過擴展端口互連的交換基本單元，所述基本交換單元包括端口管理模塊、交叉矩陣模塊、地址表模塊、擴展端口模塊、CPU模塊等5種單元模塊，其中，
[0006]所述端口管理模塊包括串行器/解串器、8b/10b編解碼、CRC校驗、緩沖到緩沖信用管理、鏈路層狀態(tài)機等，用于實現(xiàn)FC鏈路層和物理層協(xié)議；
[0007]所述交叉矩陣模塊用于將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到指定的端口號，對外接口均為AXI4Stream,交叉矩陣模塊共10個端口，每個端口的端口號可動態(tài)分配，端口號范圍為O?255，每個端口可以分配一個端口號，也可以分配多個端口號；
[0008]所述地址表模塊用于存儲地址表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的目的ID與端口號之間的映射關(guān)系，每個映射關(guān)系為一個表項，地址表模塊中最多可存儲1000個表項，可以由CPU模塊添加、刪除和查詢表項，也可以由端口管理模塊查詢表項。
[0009]所述擴展端口模塊用于根據(jù)CPU模塊運行的擴展端口協(xié)議相互連接N個交換基本單元，擴展為8*N個FC端口的交換機。
[0010]所述CPU模塊用于對其它模塊進行初始化配置，通過配置端口管理模塊和地址表模塊實現(xiàn)隱式登錄協(xié)議，通過擴展端口模塊實現(xiàn)擴展端口協(xié)議。
[0011]進一步的，所述端口管理模塊共8個，用于實現(xiàn)8個FC端口，所述FC端口遵循F端口的協(xié)議，可與標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點卡設(shè)備相連，支持l/2/4Gbps自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率。
[0012]進一步的，所述端口管理模塊與交叉矩陣模塊之間為AXMStream接口，端口管理模塊接收到來自FC端口的數(shù)據(jù)幀后，會根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的ID從地址表中查詢需要轉(zhuǎn)發(fā)的端口號，然后通過交叉矩陣轉(zhuǎn)發(fā)給指定的端口 ；端口管理模塊接收到從交叉矩陣模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀，按照鏈路層和物理層的協(xié)議要求重新組裝后從FC端口發(fā)送出去
[0013]進一步的，所述數(shù)據(jù)幀的目的ID為知名ID或節(jié)點卡ID，當(dāng)目的ID為知名ID時，對應(yīng)的端口號為CPU的端口號。
[0014]進一步的，所述擴展端口模塊將內(nèi)部交叉矩陣模塊的接口轉(zhuǎn)換為4路高速串行接口，每路的數(shù)據(jù)速率為lOGbps，因此擴展端口最大可提供40Gbps的互聯(lián)帶寬。
[0015]本發(fā)明還公開了一種FC-AE交換機工作方法，包括以下步驟:
[0016]I)交換機加電后，CPU模塊對其它模塊進行初始化，并通過配置端口管理模塊和地址表模塊實現(xiàn)節(jié)點卡登錄；
[0017]2)端口管理模塊解析通過FC端口接收到的數(shù)據(jù)，生成內(nèi)部格式的數(shù)據(jù)幀。根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的ID，查詢地址表模塊中的表項，找到需要轉(zhuǎn)發(fā)的端口號，將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給交叉矩陣模塊；
[0018]3)交叉矩陣模塊根據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)的端口號將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的端口管理模塊、CPU模塊或端口擴展模塊；
[0019]4)端口管理模塊接收到從交叉矩陣模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀，按照鏈路層和物理層的協(xié)議要求重新組裝后從FC端口發(fā)送出去；
[0020]5)當(dāng)CPU模塊檢測到擴展端口模塊與其它交換基本單元連接時，通過運行端口擴展協(xié)議實現(xiàn)多個交換基本單元之間的數(shù)據(jù)同步，以擴展FC端口的數(shù)量。
[0021]進一步的，步驟I)包括:
[0022]當(dāng)節(jié)點卡連接到交換機的FC端口后，如果節(jié)點卡采用隱式登錄協(xié)議，所述參數(shù)事先存儲在交換機的Flash中，CPU從Flash中讀取各個接口的配置參數(shù)，對端口管理模塊進行配置，將上述參數(shù)寫入CPU寄存器中，同時添加地址表模塊表項，完成節(jié)點卡ID與端口號的映射關(guān)系；如果節(jié)點卡不支持隱式登陸協(xié)議，則采用顯式登錄協(xié)議，節(jié)點卡發(fā)送FLOGIELS幀給交換機，交換機清除對該端口的配置，重新按照顯式登錄的參數(shù)重新配置端口管理模塊，并更新地址表模塊的表項，回復(fù)ACC ELS幀，雙方確定登錄參數(shù)。
[0023]進一步的，步驟5)具體包括:
[0024]I)交換機加電后，所有的CPU模塊端口號都為255，每個CPU有一個32位的唯一ID，8個端口管理模塊的端口號分別為O?7，擴展端口模塊的端口號為8?254 ;
[0025]2)當(dāng)CPU模塊檢測到擴展端口模塊與其它交換基本單元連接時，CPU模塊發(fā)送組播幀，幀中包含自己的ID和端口號，CPU模塊能夠分配的端口號范圍是224?255.組播的端口號為224?255，即所有的CPU模塊為一個組播組。每個CPU模塊通過組播發(fā)送的幀其它所有CPU模塊都能接收到；
[0026]3)其它CPU模塊在收到該幀后，如果自己的ID大于組播幀中的CPU ID,則將自己的ID和端口號通過組播發(fā)送出去，如果CPU模塊發(fā)送組播幀后超出預(yù)定時間仍沒有收到ID大于自己的回應(yīng)幀，則該CPU模塊被確定為主CPU模塊，主CPU模塊的端口號為255 ；
[0027]4)主CPU模塊通過組播發(fā)送請求，要求其它所有交換基本單元回復(fù)自己的ID和對應(yīng)的端口號，主CPU模塊在收到這些應(yīng)答后，如果其它CPU模塊的端口號在224-254之間且沒有與其它CPU模塊的端口號相同，則該CPU的端口號保持不變；如果有兩個CPU模塊有相同的端口號，則ID較大的CPU模塊的端口號保持不變，為ID較小的CPU模塊重新分配一個224?255之間未用的端口號，并將該CPU ID和更新的端口號通過組播發(fā)送出去，該CPU模塊收到組播幀之后，更新自己的端口號；
[0028]5)在確定端口號之后，每個CPU模塊修改各個交換基本單元的其它模塊的端口號，其中，端口管理模塊O?7的端口號計算公式為:(255-CPU端口號)*8+ (O?7)，擴展端口號為O?255中除了 CPU和8個端口號之外的端口號；
[0029]6) CPU模塊通過組播協(xié)議將自己的地址表發(fā)送給其它交換基本單元，在地址表改變時通過組播通知其它交換基本單元進行更新，接收到其它交換基本單元發(fā)送的地址表更新時，更新地址表模塊中的數(shù)據(jù)。
[0030]本發(fā)明有益效果如下:
[0031]同時支持隱式登錄和顯式登錄，能夠讓支持隱式登錄的設(shè)備快速建立拓撲連接，同時又可以允許只支持顯式登錄的設(shè)備接入該網(wǎng)絡(luò)中。
[0032]通過擴展端口對交換機的端口數(shù)進行擴展，交換帶寬得到了極大地提高；同時，在擴展過程中，原交換網(wǎng)絡(luò)不需要斷電或復(fù)位，對需要不間斷工作的交換拓撲的擴容提供了完美支持。
【附圖說明】
[0033]附圖僅用于示出具體實施