CN101197742B - 设备间通过以太网接口传递额外数据的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种额外数据传输系统及方法，特别是一种在以太网技术应用领域中设备间通过以太网接口传递额外数据的系统及方法。其通过数据发送装置中的封装模块实时检测以太网MAC控制器的MII接口的数据传输情况，在以太网MAC控制器的MII接口没有以太网数据传输时，封装模块将传输来的额外数据进行封装后由以太网PHY收发器发出，数据接收装置接收发送来的数据，通过解封装模块识别数据格式，将额外数据通过数据接口输出给相应装置。本发明电路实现简单，传输额外数据是通过以太网数据包空闲时传输，一方面不会对以太网的数据帧数据产生任何改变，另一方面也不会占用以太网数据帧带宽，不会对现有以太网传输性能产生任何影响。

Description

设备间通过以太网接口传递额外数据的系统及方法

所属技术领域

本发明公开一种额外数据传输系统及方法，特别是一种在以太网技术应用领域中设备间通过以太网接口传递额外数据的系统及方法。

背景技术

以太网作为一种通信接口在众多设备中已经得到广泛应用，然而有时候在两个相连的以太网设备之间不仅需要传输以太网数据还要传输诸如握手信息、控制信息、管理信息等额外信息。通过以太网数据包传送这些信息不仅占用宝贵的以太网带宽，甚至在某些应用中是不被允许的。现有技术主要是利用以太网数据帧中的部分不敏感的数据位(例如填充数据位、源MAC地址位等)，通过修改以太网数据包，把需传递的数据位在这些数据位中进行传输，接收端则从相应的数据位中把信息提取出来并还原以太网数据，从而达到设备间传递额外信息的目的。但是，这种传递方式实现起来复杂，会给编程等带来很大麻烦，用户必须对现有以太网数据包结构十分了解，否则无法实现数据传输，应用面较窄。并且这种方案传输的额外数据位极其有限，要受到数据帧中的不敏感的数据位位数的限制，由于以太网数据包中能被利用的数据位数量有限，因此这种方案传输的额外信息带宽十分有限。本方案的额外数据传输还必须跟随以太网数据帧一同传输，当没有以太网数据帧传输或以太网数据帧中无法找到可利用数据位时则无法实现数据传输。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的以太网设备之间传输额外数据需要依赖以太网数据帧的传输，传输数据位有限，实现复杂，且无以太网数据帧传输时，额外数据便不能传输等缺点，本发明提供一种额外数据传输系统及方法，其通过数据发送装置中的封装模块实时检测以太网MAC控制器的MII接口的数据传输情况，在以太网MAC控制器的MII接口没有以太网数据传输时，封装模块将传输来的额外数据进行封装后由以太网PHY收发器发出，数据接收装置接收发送来的数据，通过解封装模块识别数据格式，将额外数据通过数据接口输出给相应装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种设备间通过以太网接口传递额外数据的系统，系统包括数据发送装置和数据接收装置，数据发送装置包括以太网MAC控制器、封装模块、以太网PHY收发器，以太网MAC控制器通过MII接口与封装模块的信号输入端连接，封装模块的数据输出端通过MII接口与以太网PHY收发器的数据输入端连接，以太网PHY收发器的数据输出端与数据接收装置连接；数据接收装置包括以太网MAC控制器、解封装模块、以太网PHY收发器，以太网PHY收发器接收数据发送装置发送的数据，以太网PHY收发器通过MII接口与解封装模块的数据输入端连接，解封装模块通过MII接口与以太网MAC控制器的数据输入端连接。

一种设备间通过以太网接口传递额外数据的方法，该方法包括在数据发送端，以太网数据传输给以太网MAC控制器，通过以太网MAC控制器将以太网数据封装后通过MII接口传输给封装模块，封装模块通过MII接口将以太网数据传输给以太网PHY收发器，由以太网PHY收发器将以太网数据发送出，封装模块实时检测以太网MAC控制器数据发送情况，当以太网MAC控制器的MII接口空闲时，额外数据传输给封装模块，封装模块将额外数据封装后并通过MII接口传输给以太网PHY收发器，由以太网PHY收发器发送出，额外数据封装格式异于以太网数据的封装格式；在数据接收端，以太网PHY收发器接收数据发送端发来的数据，并通过MII接口传输给解封装模块，解封装模块通过数据封装格式识别数据类别，将以太网数据通过MII接口传输给以太网MAC控制器，由以太网MAC控制器输出给相应装置，额外数据由解封装模块输出给相应装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的以太网MAC控制器的MII接口空闲为以太网MAC控制器的MII接口无数据传输给封状模块时。

所述的以太网MAC控制器的MII接口空闲为以太网MAC控制器的MII接口传输以太网数据时帧与帧之间的传输间隙。

所述的额外数据的数据包大小不超过12字节。

所述的额外数据为握手信息或控制信息或管理信息或其他非以太网接口数据。

本发明的有益效果是：本发明通过封装模块封装需要发送的数据，未涉及到以太网上层协议，电路实现简单。本发明传输额外数据是通过以太网数据包空闲时传输，一方面不会对以太网的数据帧数据产生任何改变，另一方面也不会占用以太网数据帧带宽，不会对现有以太网传输性能产生任何影响。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统结构方框图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图，本发明中的数据传输系统主要包括相互配合工作的数据发送装置和数据接收装置两个大的部分。数据发送装置主要包括以太网MAC控制器、封装模块、以太网PHY收发器，以太网MAC控制器通过MII接口与封装模块的信号输入端连接，封装模块的数据输出端通过MII接口与以太网PHY收发器的数据输入端连接，以太网PHY收发器的数据输出端与数据接收装置连接。以太网数据输入以太网MAC控制器，在以太网MAC控制器进行编码封装，将以太网数据封装成为标准以太网传输数据的数据帧格式，再传输给封装模块，封装模块对以太网MAC控制器传输来的以太网数据不做任何处理直接通过以太网PHY收发器发送给接收设备。封装模块实时对以太网MAC控制器进行检测，以判断以太网MAC控制器的MII接口是否空闲，当以太网MAC控制器的MII接口空闲时，额外数据可进行传输。额外数据直接输入封装模块，可通过封装模块将额外数据进行封装，将其封装成符合以太网传输的数据帧格式，且其帧格式与标准的以太网数据帧格式不相同，以便于数据接收装置识别。数据接收装置主要包括以太网MAC控制器、解封装模块、以太网PHY收发器，以太网PHY收发器接收数据发送装置发送的数据，以太网PHY收发器通过MII接口与的数据输入端连接，解封装模块通过MII接口与以太网MAC控制器的数据输入端连接。以太网PHY收发器接收数据发送装置发送来的数据，并根据数据的封装格式进行判断，以辨别其为以太网标准数据还是额外数据，如果传输的数据为以太网标准数据，则解封装模块对其不做任何处理而直接传输给以太网MAC控制器，通过以太网MAC控制器对其进行解封装，还原成初始数据格式，并传输给相应的装置；如果传输的数据为额外数据，则解封装模块对其进行解封装，还原成初始数据格式，并直接传输给相应的装置。

以太网MAC控制器MII接口空闲分为两种情况，额外数据传输也分为两种情况。

第一种是，当以太网标准数据断续传输时，通过封装模块检测到以太网MAC控制器MII接口暂时没有以太网标准数据要传输时，封装模块立刻停止转发以太网MAC控制器MII接口信息，而把正在等待传输的额外数据按照MII口速率要求进行封装(封装格式必须有别于标准的以太网数据在MII接口的数据帧格式，以便于在数据接收装置部分能识别出数据帧为标准的以太网数据还是额外数据，具体的做法了采用改变包头信息等做法)，然后将额外信息通过以太网PHY收发器发送出去。数据接收装置部分的以太网PHY收发器接收数据发送装置传输来的数据信息，并通过MII接口传输给解封装模块，解封装模块通过识别判断此数据为标准的以太网数据还是额外数据，如果是标准的以太网数据，则解封装模块通过MII接口传输给以太网MAC控制器进行处理，在以太网MAC控制器内进行解封装，从中提取有用数据等，并传输给相应的装置；如果接收的数据是额外数据，则解封装模块从数据帧中提取有用数据，并传输给相关装置处理，同时，解封装模块向数据接收装置的以太网MAC控制器的MII接口发送空闲数据，用以维持数据接收装置的以太网MAC控制器的正常工作。

第二种是，以太网标准数据连续传输时。由于现有技术中以太网传输数据均是采用异步传输技术进行数据传输，以太网数据帧与帧之间都会存在有12个字节的传输空隙，用来平衡发送设备与接收设备之间的石英晶体振荡器振荡频率的差别，以保持发送设备与接收设备之间传输数据的正确。在以太网标准数据连续传输时，可利用以太网数据帧与帧之间存在的12个字节的传输空隙来传输额外数据。通过封装模块实时检测以太网MAC控制器MII接口，当封装模块检测到以太网MAC控制器MII接口的标准以太网数据包刚刚发送完成时，封装模块立即停止转发以太网MAC控制器MII接口信号，把正在等待传输的额外数据按MII口速率要求进行封装(封装格式必须有别于标准的以太网数据在MII接口的数据帧格式，以便于在数据接收装置部分能识别出数据帧为标准的以太网数据还是额外数据，具体的做法了采用改变包头信息等做法)，然后将额外信息通过以太网PHY收发器发送出去，由于以太网数据帧与帧之间存在的传输空隙为12个字节，所以额外数据包的长度必须小于或等于12个字节。数据接收装置部分的以太网PHY收发器接收数据发送装置传输来的数据信息，并通过MII接口传输给解封装模块，解封装模块通过识别判断此数据为标准的以太网数据还是额外数据，如果是标准的以太网数据，则解封装模块通过MII接口传输给以太网MAC控制器进行处理，在以太网MAC控制器内进行解封装，从中提取有用数据等，并传输给相应的装置；如果接收的数据是额外数据，则解封装模块从数据帧中提取有用数据，并传输给相关装置处理，同时，解封装模块向数据接收装置的以太网MAC控制器的MII接口发送空闲数据，用以维持数据接收装置的以太网MAC控制器的正常工作。由于额外数据传输时，解封装模块向数据接收装置的以太网MAC控制器的MII接口发送空闲数据，不会影响数据接收装置的数据调整及正常使用。

以100M以太网为例，当以太网数据以64字节为单位持续发送数据包时，本发明可提供的额外数据带宽最少可达到148810×12×8≈14.28Mbps。可以大大的节省带宽传输资源，提高传输效率。本发明中额外数据包括握手信息、控制信息、管理信息或其他非以太网数据等，传输时，封装格式只要与现有技术中标准的以太网数据封装格式不相同，可通过封装格式判别出传输数据具体为标准的以太网数据还是额外数据即可，具体的封装格式多种多样，并不需要遵循以太网标准数据帧要求。本发明的目的在于通过以太网传输的帧与帧之间的空隙或其他空余时间传输数据，以达到在不改变硬件设计的基础上实现增大数据传输速率的目的，其数据类型不受限制，可为握手信息、控制信息、管理信息或其他非以太网数据等，其他非以太网数据可为串口数据、USB接口数据、音视频同步传输等等不同形式的各种数据，甚至还可以包括以太网数据，只要传输的数据格式符合本发明中额外数据的封装形式以及没有严格的速率要求的均可应用本发明中的方法进行传输，以求在不变的硬件基础上增加带宽。基于以上情况，用户还可以自行定义额外数据封装包的大小，但是由于额外数据需要在上述两种情况下进行传输，考虑到实际情况，为了减少设计开发复杂度，使其在以上两种情况下均可通用，其额外数据封装包大小一般不超过12个字节。本发明中对以太网MAC控制器的MII接口空闲的检测也采用现有技术中的检测技术，如检测同步指示信号等。

本发明可广泛应用于各种需要用以太网作为通信接口的技术领域中。

Claims (6)

1.一种设备间通过以太网接口传递额外数据的系统，其特征是：所述的系统包括数据发送装置和数据接收装置，数据发送装置包括以太网MAC控制器、封装模块、以太网PHY收发器，以太网MAC控制器通过MII接口与封装模块的信号输入端连接，封装模块的数据输出端通过MII接口与以太网PHY收发器的数据输入端连接，以太网PHY收发器的数据输出端与数据接收装置连接；数据接收装置包括以太网MAC控制器、解封装模块、以太网PHY收发器，以太网PHY收发器接收数据发送装置发送的数据，以太网PHY收发器通过MII接口与解封装模块的数据输入端连接，解封装模块通过MII接口与以太网MAC控制器的数据输入端连接。

2.一种采用如权利要求1所述的系统进行设备间通过以太网接口传递额外数据的方法，其特征是：所述的该方法包括在数据发送端，以太网数据传输给以太网MAC控制器，通过以太网MAC控制器将以太网数据封装后通过MII接口传输给封装模块，封装模块通过MII接口将以太网数据传输给以太网PHY收发器，由以太网PHY收发器将以太网数据发送出，封装模块实时检测以太网MAC控制器数据发送情况，当以太网MAC控制器的MII接口空闲时，额外数据传输给封装模块，封装模块将额外数据封装后并通过MII接口传输给以太网PHY收发器，由以太网PHY收发器发送出，额外数据封装格式异于以太网数据的封装格式；在数据接收端，以太网PHY收发器接收数据发送端发来的数据，并通过MII接口传输给解封装模块，解封装模块通过数据封装格式识别数据类别，将以太网数据通过MII接口传输给以太网MAC控制器，由以太网MAC控制器输出给相应装置，额外数据由解封装模块输出给相应装置。

3.根据权利要求2所述的设备间通过以太网接口传递额外数据的方法，其特征是：所述的以太网MAC控制器的MII接口空闲为以太网MAC控制器的MII接口无数据传输给封状模块时。

4.根据权利要求2所述的设备间通过以太网接口传递额外数据的方法，其特征是：所述的以太网MAC控制器的MII接口空闲为以太网MAC控制器的MII接口传输以太网数据时帧与帧之间的传输间隙。

5.根据权利要求2或3或4所述的设备间通过以太网接口传递额外数据的方法，其特征是：所述的额外数据的数据包大小不超过12字节。

6.根据权利要求2或3或4所述的设备间通过以太网接口传递额外数据的方法，其特征是：所述的额外数据为握手信息或控制信息或管理信息或其他非以太网接口数据。