[發(fā)明專利]一種支持功能擴展的交換機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410149193.7
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103944738B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高吉普;徐長寶;陳建國;王宇;吳杰;潘福明
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電力試驗研究院;南京悠闊電氣科技有限公司
• 主分類號: H04L12/04
• 分類號: H04L12/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

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。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，交換機在現(xiàn)代人的生活中所扮演的角色也越來越重要，與此同時人們也對交換機提出了越來越高的要求。

目前市面上的大多數(shù)交換機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責數(shù)據(jù)幀的存儲及轉(zhuǎn)發(fā)，CPU負責對交換芯片的設(shè)置和管理以及一些協(xié)議報文的處理。由于CPU的資源有限，不能在其之上進行更多的功能的開發(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?，F(xiàn)提出一種支持功能擴展的交換機的技術(shù)，能在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上進行多樣化的軟件功能開發(fā)，最大化交換機的使用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提出一種支持功能擴展的交換機技術(shù)，就是在現(xiàn)有交換機硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，不改變交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，對交換機的硬件結(jié)構(gòu)做一定的改動，從而實現(xiàn)交換機的多種功能的擴展。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種支持功能擴展的交換機，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接口將通過接口的外部信號輸入至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PHY芯片連接到交換芯片之中；管理CPU通過MII（媒體獨立接口、包括一個數(shù)據(jù)接口，以及一個MAC和PHY之間的管理接口）與交換芯片連接。

即所述的FPGA每一路通道兩側(cè)各有一塊PHY芯片。

進一步的，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PHY（BCM5241)；PHY（BCM5241）的一側(cè)與交換芯片BCM53262相連接，PHY另一側(cè)通過MII接口連接至FPGA的MII接口上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從交換芯片到FPGA的傳輸；當數(shù)據(jù)進入FPGA之后，通過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；因此在整個數(shù)據(jù)幀的接收過程中，經(jīng)過了兩個PHY芯片BCM5241和一個FPGA后才到達交換芯片，參與轉(zhuǎn)發(fā)；交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)出的報文也會經(jīng)過同樣的過程最終到達SFP接口。

進一步的，所述的管理CPU與FPGA之間采用LOCAL BUS總線的方式進行訪問；電路板上包含多個FPGA芯片，每塊FPGA芯片通過PHY芯片BCM5241連接到交換芯片的四個網(wǎng)口；使用三八譯碼器，通過CPU的三根地址線以及一個片選管腳實現(xiàn)CPU片選信號的復用，實現(xiàn)8路片選信號，連接8塊FPGA芯片。

要實現(xiàn)交換機的功能擴展，需對交換機的硬件結(jié)構(gòu)作出一定的改動。在原先的硬件中報文直接進入交換芯片（集成了PHY），由交換芯片直接負責轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)的報文通過交換機芯片內(nèi)部集成的PHY直接傳遞到SFP上，在本發(fā)明中報文在進入交換芯片之前先經(jīng)過FPGA，由FPGA實現(xiàn)報文的拷貝，并可根據(jù)實際的開發(fā)應(yīng)用對報文進行處理，然后將報文傳遞給交換芯片。同樣當報文由交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)時報文，報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在報文的輸入和輸出源頭對報文進行解析等工作，從而實現(xiàn)了交換機功能的擴展，方便開發(fā)人員實現(xiàn)功能的開發(fā)。

本發(fā)明的實現(xiàn)無需增加專用交換芯片，控制了開發(fā)成本，節(jié)約了開發(fā)時間，具有很好的適用性，可操作性，同時又能夠最大化開發(fā)交換機的實用功能。

本發(fā)明對現(xiàn)有的工業(yè)交換機結(jié)構(gòu)模式不需做過多的修改。FPGA從一個串行閃存內(nèi)加載硬件配置和嵌入式處理器軟件。在生產(chǎn)過程中甚至設(shè)備被交付到現(xiàn)場后，都可方便地通過改寫閃存內(nèi)容來改變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)計師可以通過作為硬件或軟件的應(yīng)用程序來整合所需的額外功能。通過簡單地再編程FPGA就可實現(xiàn)新功能的能力是對產(chǎn)品未來的保證(如支持IEEE1588v2.0)，還能非常快速地將工業(yè)交換機新功能及特性呈獻給客用戶，推向市場。