[發明專利]一種嵌入式工業交換機

有效

• 申請號: 200710176860.0
• 申請日: 2007-11-06
• 公開（公告）號: CN101262354A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 劉薇;陳凡民;張洪雁;薛百華
• 申請（專利權）人: 北京東土科技股份有限公司
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L12/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉可以嵌入到各種工業交換機中，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中提供方便的條件。

背景技術

工業現場以往使用各種工業現場總線將各種工業設備連接在一起，形成工業控制網絡，但隨著工業客戶需求的不斷提升，現場總線已經不能滿足工業客戶日益增加的新需求。也由于各種現場總線標準的不統一，限制了工業現場總線的進一步發展。于是，工業客戶將目光投向了在商用行業應用成功的以太網技術。

工業以太網交換技術是近兩年在工業行業興起的一門邊沿技術，是將商用網絡交換技術應用于工業現場，同時也增加了許多工業屬性。以滿足工業現場復雜多變的環境適應性。

東土公司發明的嵌入式工業交換機，是在分析工業行業的各種需求后研制的具有突出創新性產品。

發明內容

系統總體設計：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。在母板上實現兩個標準的10/100M的電以太網口，和兩個光、電可選并支持自愈解環的以太網接口。若選擇光以太網接口模式，那么端口將被強制到百兆全雙工，支持DT-Ring解環模式，組成環網時，解環時間小于30ms。若選擇電以太網接口模式，端口速率支持自適應，端口支持DT-Ring解環模式，可以組成環網，解環時間小于30ms。

附圖說明

圖1硬件系統原理框圖

圖2硬件實物圖

圖3SWITCH與CPU原理框圖

圖4WEB管理模塊功能框圖

圖5靜態組播模塊

具體實施方式

1.1硬件實現方法

硬件實現方法：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。系統原理框圖如圖1。實物圖如2

1.2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

SWITCH實現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

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

1.3.1.1DT-ring模塊實現

DT-RING模塊是一種工業環境下的以太網快速、可靠冗余環網的倒換設計方法，其特征是指定環網中的主站/從站節點；指定每個交換節點的環端口及環端口的Forward、Block狀態；主站節點通過Forward狀態端口發送TEST報文，Block狀態的端口檢測TEST報文；主從站節點快速檢測被指定的環端口的LINK-UP、LINK-DOWN狀態，轉發并刷新MAC地址；從站收到主站發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態時間小于30ms。

主站有3種狀態，分別為起始狀態、環-開狀態和環-關狀態；由協議報文和本站環端口狀態控制協議狀態遷移。無論處于何種狀態，主站都會向主環端口發送TEST報文，用于檢測環路狀態。

起始狀態：當環端口只有一個為LINK-UP時的狀態，不需要協議對協議報文進行任何處理，只檢測環端口LINK-UP事件，當次環端口LINK-UP后，將狀態轉到環-關狀態，同時設置次環端口為BLOCK狀態。

環-關狀態：DT-RING環在物理上的連接狀態；環上的每個端口狀態都為LINK-UP狀態，此時物理上已經成環。

環-開狀態：DT-RING環在物理上的連接狀態；環上的端口至少有一個是LINK-DOWN狀態；主環此時不能接收到自己從主環端口發送的Hello報文。

1.3.2WEB模塊實現

WEB模塊實現了瀏覽器對交換機的管理，通過WEB頁面可以顯示交換的各種工作狀態，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)當系統對當前用戶認證通過后方可使用WEB管理功能。