CN101146131A - 千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器 - Google Patents
千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101146131A CN101146131A CNA2006101274466A CN200610127446A CN101146131A CN 101146131 A CN101146131 A CN 101146131A CN A2006101274466 A CNA2006101274466 A CN A2006101274466A CN 200610127446 A CN200610127446 A CN 200610127446A CN 101146131 A CN101146131 A CN 101146131A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- interface
- gigabit
- kilomega
- programmable gate
- gate array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，解决了多种速率的接口无法转换，高速端口到低速端口的突发流量难以控制的问题。包括千兆接口芯片、现场可编程门阵列、现场可编程门阵列外挂存储器、千兆物理层芯片和微控制器小系统；所述千兆接口芯片通过千兆接口与现场可编程门阵列相连，所述千兆物理层芯片通过千兆位介质无关接口与现场可编程门阵列相连，微控制器通过本地总线控制所述千兆接口芯片，通过MDIO接口控制千兆物理层芯片。本发明所述方案成本低廉，接口灵活，自适应多种速率，对不同速率接口桥接时具有良好的缓冲性能，可以对不同应用定制相应的功能。
Description
技术领域
本发明属于以太网传输领域，尤其涉及以太网桥接器。
背景技术
在设计开发以太网传输设备的过程中，使用到的某些专用芯片通常只支持千兆接口(GMII或者TBI)，但是在不同的应用中却需要用到不同速率的接口，一个比较典型的应用是千兆光纤收发器：一个远端设备提供千兆光纤，而用户端目前只支持十/百兆电接口，为了保护用户投资及升级能力，就需要用户端具备多种速率接口的能力。
采用交换芯片可以实现多种速率转换的功能，但是交换芯片通常为多端口设计，价格相对比较高，更重要的是，交换芯片对于高速端口到低速端口的突发流量很难控制，主要是因为交换芯片对于内部存储器的控制是针对多端口设计的，采用的是多端口共享缓存的方式，而且内部缓存的容量都比较小，如果遇到大量的突发数据包，将会使缓存溢出，造成数据丢失。另外，很多交换芯片还不支持超长帧(Jumbo帧)，也限制了交换芯片的应用范围。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种通用性强、低成本的千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，包括千兆接口芯片、现场可编程门阵列、现场可编程门阵列外挂存储器、千兆物理层芯片和微控制器小系统；所述千兆接口芯片通过千兆接口与现场可编程门阵列相连，所述千兆物理层芯片通过千兆位介质无关接口与现场可编程门阵列相连，微控制器通过本地总线控制所述千兆接口芯片，通过管理数据输入输出接口控制千兆物理层芯片。
优选的：在所述千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器中，所述微控制器小系统存储有现场可编程门阵列配置文件。
优选的：在所述千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器中，所述外挂存储器，包括SRAM、SSRAM、SDRAM或DDR SDRAM，对于单路桥接器，其有效的读写带宽不应小于2.2G比特/秒。
优选的：在所述千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器中，所述千兆物理层芯片的MAC层支持吉比特介质无关接口和介质无关接口，介质层支持十/百/千兆电接口，同时也支持千兆光接口。
优选的：在所述千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器中，当现场可编程门阵列工作在不对等速率模式下，即千兆位介质无关接口/10比特接口接口与介质无关接口之间转换时，两端口接收端都进行包校验、包统计等媒介接入控制层操作，并将数据存入到现场可编程门阵列外挂存储器中。
优选的：在所述千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器中，所述外挂RAM分配给MII接口的包缓存空间不小于2个超长帧大小，大约为20～30KB，其余RAM将都作为千兆以太网(GE)接口的帧缓存空间，外挂RAM有效带宽应大于2.2Gb/s。
千兆端口可以是GMII/TBI接口，自适应端口可以是10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T和1000BASE-X。本发明选择采用FPGA方式来实现固定千兆与十/百/千兆的自适应桥接器，不但可以实现多种速率接口的转换，而且对于高速端口到低速端口的突发流量具有很好适应性。该桥接器既可以作为系统的一部分来使用，也可以作为独立的设备来使用。本发明设计方案成本低，具有多种速率接口，性能稳定。本发明所述方案成本低廉，接口灵活，自适应多种速率，对不同速率接口桥接时具有良好的缓冲性能，可以对不同应用定制相应的功能。
附图说明
图1是桥接器结构框图；
图2是FPGA内部数据流；
图3是MCU与FPGA之间的接口。
具体实施方式
本发明所述的以太网桥接器结构图如图1所示，由千兆接口芯片、FPGA、RAM、MCU、千兆PHY及其介质接口组成。
图1中专用芯片一般不会同时采用GMII或者TBI接口，但是在FPGA设计中考虑了8B/10B编解码，以便在不同的应用中使用。
整个设计的核心是FPGA芯片。在千兆到千兆的工作方式中，千兆物理层芯片采用GMII接口，由于FPGA输入和输出端的速率对等，所以FPGA只需要透传所有业务即可；在千兆到十/百兆工作模式中，千兆物理层芯片通过MII接口与FPGA相连，由于FPGA输入和输出端的速率不对等，必须使用足够的外部缓存来缓冲千兆方向的突发流量，当缓存使用量超过水线时，FPGA对千兆端发送流控帧。
千兆物理层芯片是标准器件，可选芯片比较多，只需MAC层支持GMII(千兆位介质无关接口)和MII(介质无关接口)接口，介质层支持10/100/1000兆电接口，如果介质层也支持1000BASE-X(千兆光接口)接口，则可以适应更多的场合。在本发明中选择了支持上述所有接口的千兆物理层芯片。
FPGA数据流如图2所示，当FPGA工作在对等速率模式下，即GMII/TBI与GMII接口转换时，采用透传模式，不对数据做任何处理。
当FPGA工作在不对等速率模式下，即GMII/TBI接口与MII接口之间转换时，两端口接收端都进行包校验、包统计等MAC操作，并将数据通过存储控制器存入到外部的RAM中。这种应用有以下几点规则：
1.对于GE接收模块，如果外部RAM已经满，则丢弃当前包。
2.MII发送端根据先进先出的原则发送所有GE端口存储在RAM中的包。当MII端口收到PAUSE帧时，将暂停发送一段时间。
3.GE端口将检测存储在RAM中的数据是否超过了水线，如果超过水线，在GE口发送PAUSE帧。
4.外挂RAM分配给MII接口的包缓存空间不小于2个Jumbo帧大小，大约为20～30KB，其余RAM将都作为GE接口的帧缓存空间。外挂RAM有效带宽应大于2.2Gb/s。
FPGA配置文件存储在MCU小系统中，系统上电后，MCU将自动下载FPGA配置文件，MCU与FPGA的接口如图3所示，其中FPGA的DONE管脚用来指示配置文件是否已经下载完成，当MCU没有完成下载FPGA程序时，FPGA的DONE管脚会输出一个低电平，此时LED指示灯点亮；当MCU完成对FPGA的配置后，FPGA的DONE管脚会输出一个高电平，此时LED指示灯熄灭，表明程序下载结束。指示灯的状态给单板调试维修提供了方便。
与千兆PHY相连的物理层有光、电两种接口，PHY芯片通过扫描电接口的连接状态和光信号指示信号来自动判断当前的工作状态，如果存在有效的光信号，则将PHY芯片配置成光接口，如果检测到电信号则将PHY芯片配置成电接口。MCU上电检测到有效的连接状态后，会根据PHY芯片的工作模式把FPGA配置成相应的工作模式，使两者可以协同工作。
Claims (6)
1.一种千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，包括千兆接口芯片、现场可编程门阵列、现场可编程门阵列外挂存储器、千兆物理层芯片和微控制器小系统；所述千兆接口芯片通过千兆接口与现场可编程门阵列相连，所述千兆物理层芯片通过千兆位介质无关接口与现场可编程门阵列相连，微控制器通过本地总线控制所述千兆接口芯片，通过管理数据输入输出接口控制千兆物理层芯片。
2.根据权利要求1所述的千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，其特征在于：所述微控制器小系统存储有现场可编程门阵列配置文件。
3.根据权利要求1所述的千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，其特征在于：所述外挂存储器，包括SRAM、SSRAM、SDRAM或DDR SDRAM，对于单路桥接器，其有效的读写带宽不应小于2.2G比特/秒。
4.根据权利要求1所述的千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，其特征在于：所述千兆物理层芯片的介质接入控制层支持千兆位介质无关接口和介质无关接口，介质层支持十/百/千兆电接口，同时也支持千兆光接口。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，其特征在于：当现场可编程门阵列工作在不对等速率模式下，即千兆位介质无关接口/10比特接口与介质无关接口之间转换时，两端口接收端都进行包校验、包统计等介质接入控制层操作，并将数据存入到现场可编程门阵列外挂存储器中。
6.根据权利要求5所述的千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器，其特征在于：所述外挂RAM分配给介质无关接口的包缓存空间不小于2个超长帧大小，大约为20～30KB，其余RAM将都作为千兆以太网接口的帧缓存空间，外挂RAM有效带宽应大于2.2G比特/秒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2006101274466A CN101146131A (zh) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2006101274466A CN101146131A (zh) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101146131A true CN101146131A (zh) | 2008-03-19 |
Family
ID=39208415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2006101274466A Pending CN101146131A (zh) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101146131A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010149046A1 (zh) * | 2009-12-11 | 2010-12-29 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种实现以太网口配置的方法、网络系统和网络设备 |
| CN102222032A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-10-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种1394总线的故障注入装置及方法 |
| CN102916714A (zh) * | 2011-08-04 | 2013-02-06 | 上海秀派电子科技有限公司 | 一种rf接口 |
| CN103312581A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-09-18 | 成都思迈科技发展有限责任公司 | 一种通道化网桥 |
| CN105100970A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-11-25 | 深圳市厚石网络科技有限公司 | 解决突发数据传输的方法及光纤收发器 |
| CN106961338A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 | 一种rtds仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法 |
| CN107707305A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-16 | 南开大学 | 一种基于可见光通信应用的数据流过渡机制 |
| CN107861883A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-30 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 基于光驱动ux3320无外挂eeprom处理方法 |
| CN109274607A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-25 | 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 | 一种百/千兆自适应光以太网物理层实现电路 |
| CN110083567A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 京微齐力(北京)科技有限公司 | 一种芯片架构 |
| CN111130701A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 深圳市源拓光电技术有限公司 | 一种不同速率以太网端口之间速率自动适配的方法及光模块 |
| CN114301856A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 上海赫千电子科技有限公司 | 基于fpga的千兆gmii数据传输方法和装置 |
| CN115694733A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-02-03 | 南京金阵微电子技术有限公司 | 通信方法、系统及桥接器 |
| CN116488957A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-25 | 南京金阵微电子技术有限公司 | 信号处理方法、系统及桥接器 |
-
2006
- 2006-09-15 CN CNA2006101274466A patent/CN101146131A/zh active Pending
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102098814A (zh) * | 2009-12-11 | 2011-06-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种实现太网口自适应的方法、网络系统和网络设备 |
| WO2010149046A1 (zh) * | 2009-12-11 | 2010-12-29 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种实现以太网口配置的方法、网络系统和网络设备 |
| CN102222032A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-10-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种1394总线的故障注入装置及方法 |
| CN102222032B (zh) * | 2011-05-20 | 2013-10-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种1394总线的故障注入装置的故障注入方法 |
| CN102916714A (zh) * | 2011-08-04 | 2013-02-06 | 上海秀派电子科技有限公司 | 一种rf接口 |
| CN103312581A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-09-18 | 成都思迈科技发展有限责任公司 | 一种通道化网桥 |
| CN105100970A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-11-25 | 深圳市厚石网络科技有限公司 | 解决突发数据传输的方法及光纤收发器 |
| CN106961338A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 | 一种rtds仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法 |
| CN107707305A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-16 | 南开大学 | 一种基于可见光通信应用的数据流过渡机制 |
| CN107861883B (zh) * | 2017-10-27 | 2021-06-22 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 基于光驱动ux3320无外挂eeprom处理方法 |
| CN107861883A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-30 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 基于光驱动ux3320无外挂eeprom处理方法 |
| CN109274607A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-25 | 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 | 一种百/千兆自适应光以太网物理层实现电路 |
| CN109274607B (zh) * | 2018-11-09 | 2020-09-11 | 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 | 一种百/千兆自适应光以太网物理层实现电路 |
| CN110083567A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 京微齐力(北京)科技有限公司 | 一种芯片架构 |
| CN110083567B (zh) * | 2019-04-25 | 2021-09-03 | 京微齐力(北京)科技有限公司 | 一种芯片架构 |
| CN111130701A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 深圳市源拓光电技术有限公司 | 一种不同速率以太网端口之间速率自动适配的方法及光模块 |
| CN114301856A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 上海赫千电子科技有限公司 | 基于fpga的千兆gmii数据传输方法和装置 |
| CN114301856B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-10-03 | 上海赫千电子科技有限公司 | 基于fpga的千兆gmii数据传输方法和装置 |
| CN115694733A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-02-03 | 南京金阵微电子技术有限公司 | 通信方法、系统及桥接器 |
| CN115694733B (zh) * | 2022-10-25 | 2023-10-20 | 南京金阵微电子技术有限公司 | 通信方法、系统及桥接器 |
| CN116488957A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-25 | 南京金阵微电子技术有限公司 | 信号处理方法、系统及桥接器 |
| CN116488957B (zh) * | 2023-04-25 | 2023-10-20 | 南京金阵微电子技术有限公司 | 信号处理方法、系统及桥接器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101146131A (zh) | 千兆与十/百/千兆接口自适应的以太网桥接器 | |
| EP2223457B1 (en) | Long-reach ethernet for 1000base-t and 10gbase-t | |
| US20060153238A1 (en) | Transfer of control data between network components | |
| US20100115316A1 (en) | Method and system for managing energy efficiency of a network link via pluggable transceiver modules in an energy efficient network device | |
| KR101509542B1 (ko) | 비대칭 트래픽 프로파일들을 가진 에너지 효율적인 이더넷을 위한 시스템 및 방법 | |
| US20150326504A1 (en) | Apparatus and method for encoding mdio into sgmii transmissions | |
| CN1954300A (zh) | 高速缓存线存储器及其方法 | |
| CN101610191A (zh) | 多模式以太网收发信机 | |
| CN100401713C (zh) | 使用单环数据总线连接配置的公用存储器的装置和方法 | |
| CN115695089A (zh) | 一种实现数据转发的方法、系统及桥接设备 | |
| EP1491995B1 (en) | Dual-port functionality for a single-port cell memory device | |
| CN108063736A (zh) | 一种支持长距离电缆通讯的工业以太网交换机及控制方法 | |
| CN101848162B (zh) | 一种以太网数据发送装置及数据传输方法 | |
| CN101226672A (zh) | 一种通讯控制报警装置 | |
| CN111092739B (zh) | 一种交换机功耗动态调整方法 | |
| CN107276834B (zh) | 一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法及装置 | |
| CN103560982B (zh) | 用于Interlaken增强型调度的切包装置及方法 | |
| CN115694733B (zh) | 通信方法、系统及桥接器 | |
| CN103384225B (zh) | 基于输入交叉点缓存快速分组交换网络的流量控制方法 | |
| CN101192911B (zh) | 一种时分复用模式下传输数据的方法和系统 | |
| TWI385946B (zh) | 可調整消耗功率之通訊系統 | |
| CN204216911U (zh) | 一种以太网光电介质转换装置 | |
| CN201548722U (zh) | 多功能双光口光电转换器 | |
| CN110536512B (zh) | 多路控制用数据缓冲装置、多路led控制系统及控制方法 | |
| CN109391604A (zh) | 一种管理数据输入输出协议的桥接装置及管理系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20080319 |