CN101385283A - 用于将忙碌介质信号发送至另一设备的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括介质访问控制模块(20)的设备(1)，所述介质访问控制模块(20)被称为MAC模块，用于执行介质访问控制子层的功能，所述设备包括与MAC模块相连接的MAC接口模块(11)，所述MAC接口模块(11)被适配为在第一模式下利用连接器(50)与第二MAC接口模块(31)连接或在第二模式下利用连接器(51)与物理接口模块(41)连接，所述第二MAC接口模块(31)位于包括与第二MAC接口模块(31)相连接的MAC模块(30)在内的第二设备(2)中。在第一模式下，设备(1)包括：用于以半双工方式与第二设备(2)进行通信的装置；以及用于将介质忙碌信号发送至第二设备(2)的装置。

Description

用于将忙碌介质信号发送至另一设备的方法与设备
技术领域
本发明涉及一种方法和一种设备，用于控制该设备与第二设备之间的数据流，其中第二设备以半双工方式通过公共传输介质进行通信。
背景技术
介质独立接口(被称为MII接口)旨在将以太网介质访问控制(MAC)层与以太网物理层相连接。它能够支持数据速率为10Mbit/s和100Mbit/s的传送。MII接口包括用于管理以太网物理层的管理接口。MII接口标准在以下称作文献(a)的2002年3月8日的IEEE Standard 802.3-2002Edition的第22款和附录22A中描述。以太网物理层经由介质进行数据传送。该介质可以是全双工或半双工。在半双工操作中，当通过该介质上传送数据时，以太网物理层利用载波侦听机制来指示忙碌介质。MAC层监控载波侦听机制，以检查该介质在传送数据之前是否空闲。在全双工操作中，MAC层不使用载波侦听机制。
可以在MAC MII模块、连接器和PHY MII模块的形式内实现MII标准。如在MII标准中所示，接口的实施方式可以采取下列形式中的任意之一：利用印制电路板上的走线实现的芯片对芯片接口、两个或更多个印制电路板之间的母板对子板接口、或者依附于电缆和连接器的两个印制电路部件之间的接口。例如，根据MII标准，实现以太网MAC层的芯片组可以利用印制电路板上的走线与实现以太网物理层的芯片组相连接。
MII接口还可用于将以太网介质访问控制与另一以太网介质访问控制相连接。因而，根据MII标准，实现以太网MAC层的芯片组可以利用印制电路板上的走线与实现以太网MAC层的芯片组相连接。MII接口因而包括MAC MII模块、连接器以及另一MAC MII模块。MAC MII模块之间的连接绕开PHY MII模块，并且绕开了以太网物理层。
MAC层限定了在物理层上建立的独立于介质的设施。载波侦听机制基于由物理层提供的信号给出了针对MAC层的输入。当MAC层之间彼此连接时，将载波侦听机制固定为不活动的。因此，MAC层必须工作于全双工模式，其中MAC层忽略载波侦听机制。
可能需要流控制来减小第一设备与第二设备之间的带宽，第二设备经由MII接口与第一设备连接。这是由于第一设备内用于数据传送的带宽受限的事实。第一设备的系统RAM也可能在尺寸上受限：如果由于某种原因缓冲器变满，可能会丢帧。使用流控制，就可以阻止第二设备发送帧。结果，由于系统RAM中的缓冲器溢出或第一设备的带宽限制，第一设备不会丢掉从第二设备接收到的帧。功能上，第一设备使用第二设备的缓冲空间。
在文献(a)的第22、31和31A节中描述了在全双工模式下实现背压的方法。该方法使用包含用于MAC层的命令在内的标准化MAC层控制分组。该控制分组由MAC层产生并接收。当某一设备想要对另一设备施以背压时，它产生用于请求另一设备暂停传送数据的控制分组。发送另一控制帧来指示另一设备可以继续发送分组。该方法的缺点在于第二设备的反应时间，该反应时间会导致第一设备需要额外的缓冲空间，以及缓冲管理系统能够存储额外的数据分组。
发明内容
本发明涉及包括介质访问控制模块的设备，介质访问控制模块被称为MAC模块，并用于执行MAC子层的功能，将MAC模块适配为在MAC到MAC模式下、通过不使用载波侦听机制的物理链路与第二MAC模块相连接，和/或以MAC到PHY模式与物理模块相连接。
根据本发明，该设备包括：用于在MAC到MAC模式下、以半双工方式与第二MAC模块进行通信的装置；以及用于以半双工模式将介质忙碌信号发送至第二MAC模块的装置。
令人惊讶的是，第一设备的介质访问控制模块以半双工方式与第二设备的介质访问控制模块进行通信。第一设备发送介质忙碌信号，以指示该介质是忙碌的，并且第二设备不能将数据发送至该介质。
根据实施例，该设备包括用于向第二MAC模块指示忙碌介质持续时间的装置。
该设备在介质忙碌信号中指示持续时间，在该持续时间期间，不允许第二设备发送任何数据。在该持续时间的结束处，允许第二设备能够继续将数据发送至第一设备。
根据实施例，该设备包括：用于以不高于最高数据速率的数据速率从第二MAC模块接收数据的装置；以及用于在以高于最高数据速率的数据速率接收到数据时，将忙碌介质信号发送至第二MAC模块的装置。
有利地，该设备包括用于在该持续时间期间向第二MAC模块发送数据的装置。
第一设备设置用于防止第二设备发送数据的持续时间，并且第一设备可以在该持续时间期间向第二设备发送数据。
根据实施例，将MAC模块适配为通过介质独立接口连接至第二MAC模块或/和所述物理模块，而且忙碌介质信号是载波侦听信号。
根据实施例，MAC模块包括用于在MAC到MAC模式与MAC到PHY模式之间进行选择的装置。
本发明还涉及一种集成电路，用于实现本发明的设备中的装置。
本发明还涉及一种方法，用于在设备中控制设备的介质访问控制模块(被称为MAC模块)与第二MAC模块之间的数据流，该MAC模块以半双工方式通信，并被适配为在MAC到MAC模式下、通过不使用载波侦听机制的物理链路来与第二MAC模块相连接。
本发明的方法包括将忙碌介质信号从第一设备发送至第二设备的步骤，该忙碌介质信号指示持续时间，并在该持续时间期间暂停第二MAC模块向第一设备的数据传输。
该方法还包括步骤：在以高于最高数据速率的数据速率从第二MAC模块接收到数据时，由第一设备向第二MAC模块指示忙碌介质。
本发明的另一个方面是一种包括程序代码指令在内的计算机程序产品，所述程序代码指令用于在计算机上执行时，执行根据本发明的过程中的步骤。“计算机程序产品”表示计算机程序支持，该支持不仅可以存在于诸如磁盘或磁带之类的包含该程序在内的存储空间中，也可以存在于诸如电信号或光信号之类的信号中。
附图说明
参考附图，通过下列决非限制本发明的实施例和执行示例，将更好地理解和例证本发明，在附图中：
-图1示出了参与到第一设备与第二设备之间的通信中的层，以及信号的类型。
-图2是示出了流控制的实现的示意图。
-图3示出了第一设备可与其连接的第二设备和第三设备。
-图4是示出了流控制机制的流程图。
-图5是示出了在第一与第二设备之间传送数据时使用的载波侦听机制的流程图。
-图6是示出了用于暂停来自第二设备的数据传送的载波侦听机制的流程图。
-图7是示出了用于暂停来自第二设备的数据传送并允许来自第一设备的数据传送的载波侦听机制的流程图。
-图8示出了第一设备的实现的示例。
具体实施方式
在图1、图2和图3中，所示方框完全是功能实体，其不必与物理上分离的实体相对应。即，它们可以以软件的形式开发，或在一个或若干个集成电路中实现。
示例性实施例在介质独立接口(被称为MII)的框架范围内，但本发明不局限于这种特定环境，并且可适用于其他类型的接口内。
图1表示了与作为第二设备2的第三方标准设备相连接的第一设备1。
第一设备包括数据链路层4，数据链路层4具有面向背压层5的介质独立接口11(被称为MII)。数据链路层4还包括通向高层3(higher layer)的接口。
数据链路层接收并发送数据分组。它在发送分组时添加了误差校验字段。它在接收数据时检查误差校验字段。数据链路层控制并监控对传送介质的访问。
高层产生并接收数据分组。高层还包括缓冲装置。它可以决定何时对第二设备施以背压。
在实施例中，数据链路层包括缓冲装置，并且还可以决定何时对第二设备施以背压。
第二设备包括数据链路层7和高层6。数据链路层包含MII接口12。
第一设备和第二设备通过MII接口相连接，利用背压层修改第一设备中的MII接口。在设备之间没有以太网物理层。它们如图3所示地连接。
第一与第二设备之间的接口由以下组成：
-数据输入8：数据输入及控制信号，用于数据链路层的输入，
-数据输出9：来自数据链路层的数据输出及控制信号，以及
-介质忙碌与冲突信号10：用于数据链路层的输入。介质忙碌信号与载波侦听机制相对应。冲突信号表示不同设备同时发送，这是半双工系统中的错误条件。
图2示出了第一设备1的MII接口11处的信号。
图2突出了执行图1中的背压层5的功能的背压模块23，以及形成背压模块23通向MII接口11以及数据链路层的接口的信号。背压模块23包括多路复用器24和流控制模块21。
图2示出了介质访问控制模块(被称为MAC 20)，其执行图1中所示的数据链路层4的功能。例如，它可以是以太网MAC。
多路复用器24允许将MAC 20与取决于以下所定义的选择模式的合适信号相连接。
高层3包括帧缓冲器22。帧缓冲器22包括通向流控制模块的接口，该流控制模块可能指示启动或停止背压机制。
第一设备可以经由MII接口与以太网MAC模块或以太网PHY模块相连接。第一设备相当于下列模块：
-以太网PHY：被称为MII PHY模式，也被称为反向MII(ReverseMII)，或
-以太网MAC：被称为MII MAC模式。
图3示出了第一设备可与其相连接的第二设备和第三设备。
第二设备2包括与MAC模块30内部连接的MII接口31。MII接口31利用连接器50与第一设备的MII接口相连接。
第三设备40包括与PHY模块42内部连接的MII接口41。MII接口41利用连接器51与第一设备的MII接口相连接。
连接器50和51在文献(a)的第22款中限定。
在MII标准中没有指出用于在以太网MAC模式与以太网PHY模式之间进行选择的MII_mode，下面将对其予以进一步描述。
下表指示第一设备的MII信号。
Figure A200780005989D00091
在MII MAC模式下，第一设备与以太网PHY或相当于以太网PHY的任何设备相连接。在这种模式下，第一设备中的以太网MAC的MII接口遵从MII定时要求。下表指示如何将第一设备与相当于以太网PHY的第二设备连接。箭头指示信号方向。
下表描述如何将第一设备与具有MII接口的第二设备连接。操作模式是全双工或半双工，10Mbit/s和100Mbit/s。第一设备相当于到第二设备的以太网PHY。载波侦听信号CRS和冲突信号COL由第一设备产生，并且可用于半双工流控制。下表指示如何连接数据信号。
Figure A200780005989D00102
Figure A200780005989D00111
第一设备必须经由MII接口来配置。在加电之后，第一设备必须知道其工作于哪种模式下，是MII MAC模式还是MII PHY模式。这意味着需要额外的管脚来选择MAC模式：MII_Mode。下表指示管脚MII_Mode的容许值。
 
值 描述
‘1’ MII MAC模式，以太网MAC的标准MII接口
‘0’ MII PHY模式，第一设备相当于全双工或半双工以太网PHY
第一设备的流控制模块21控制MAC 20的CRS、COL和全双工控制信号。当缓冲器填充达到高阈值时，启用流控制。当缓冲器填充达到低阈值时，禁用流控制，其中低阈值被设置为低于高阈值的值。
图4示出了流控制机制。当使用具有载波侦听(CRS)的半双工流控制时，第一设备相当于到第二设备的以太网PHY。第一设备产生CRS和COL信号。第一设备操作于MII PHY模式(也被称作反向MII模式)。
当第二设备开始发送数据时(S1、S3)，第一设备的流控制模块使CRS信号变为活动的(S2、S4)。由第一设备接收该数据。首先将该数据存储在高层3的缓冲器22中。高层以其自身速率从缓冲器读取。该速率低于第二设备所能够传送的速率。当写入的数据多于读取数据时，缓冲器开始填充。
在特定时刻，缓冲器填充电平达到高阈值(S5)。当在帧缓冲器22中达到高阈值时，第一设备将CRS信号保持为活动的(S6)。高层向背压层指示将CRS信号保持为活动的。
如文献(a)的条款4.2.3.2和条款4.2.8所示，在CRS信号变为非活动的之前，第二设备不能够发送下一帧。
同时，高层保持从缓冲器22读取。当帧缓冲器22低于低阈值时(S7)，撤销CRS信号。高层指示背压层使CRS信号变为非活动的。如文献(a)的条款4.2.3.2中所示，在帧间间隙之后，使得第二设备能够立即发送数据(S8)。
当在系统存储器中达到高阈值时，第二设备可以发送数据。高阈值会使得缓冲器能够存储帧的剩余部分。
使用缓冲器填充电平是一种执行流控制的方法。还可以实现其它方法，这取决于高层的实现。
当MII接口操作于半双工模式下时，流控制模块产生用于MII接口的CRS信号。当启动流控制时，使CRS信号变为活动的。当第二设备接收到CRS信号时，它必须推迟其自身的传送。
-在MII MAC模式下，使用信号crs_mac和col_mac来与以太网PHY连接
-在MII PHY模式下，使用信号crs_phy和col_phy来与以太网MAC连接
多路复用器24允许连接至取决于所选的MII_Mode的合适信号。
图5至7给出了背压机制的示例。
图5示出了将数据、帧1和帧2传送至第一设备的第二设备。第一设备可以处理数据速率。不需要背压。如MII标准所需要的，每当第二设备传送数据时，第一设备都使CRS变为活动的。第一设备将帧3发送至第二设备。
在图6中，第一设备从第二设备接收数据帧。在t1与t2之间接收帧1。只要接收到数据，第一设备就使CRS(载波侦听)信号变为活动的。在t3处接收帧2。第一设备通过在t4处将CRS保持为活动的来对第二设备施以背压。当CRS在t5处变为非活动的时，第二设备只能发送另一帧，即帧3。
图7示出了第一设备可以在对第二设备施以背压的同时发送数据。第二设备在t1处将帧1发送至第一设备，然后第一设备通过保持CRS来对第二设备施以背压，直至t5。同时，第一设备在t3与t4之间将帧2发送至第二设备。在背压时段结束之后，第二设备可以将数据(帧3)发送至第一设备。
图8示出了第一设备的实现的示例。它可以是作为遵从IEEE 802.11和Wi-Fi标准的无线LAN适配器的集成电路IC1，其利用MII接口与第二设备相连接，第二设备是诸如DSL主机或以太网交换机之类的集成电路IC2。
Wi-Fi部分只能处理不超过30Mbps的数据，而且MII标准使得能够在半双工下传送不超过100Mbps的数据。如果不将背压机制包括进来，则当所连接的第二设备以比第一设备可处理的速率高的速率传送时，数据可能会丢失。
IC1的MII接口利用连接器与IC2的MII接口相连接，该连接器是IC1与IC2之间的印制电路板上的走线。

Claims (10)

1.一种包括介质访问控制模块(20)的设备(1)，所述介质访问控制模块(20)被称为MAC模块，用于执行MAC子层的功能，将所述MAC模块适配为在MAC到MAC模式下、通过不使用载波侦听机制的物理链路与第二MAC模块(30)相连接，和/或在MAC到PHY模式下与物理模块(42)相连接，
其特征在于，所述设备(1)包括：
用于在所述MAC到MAC模式下、以半双工方式与所述第二MAC模块(30)进行通信的装置；以及
用于以所述半双工模式将介质忙碌信号发送至所述第二MAC模块(30)的装置。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括用于向所述第二MAC模块(30)指示忙碌介质持续时间的装置。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备包括：用于以不高于最高数据速率的数据速率从所述第二MAC模块(30)接收数据的装置；以及用于在以高于最高数据速率的数据速率接收到数据时，将忙碌介质信号发送至所述第二MAC模块(30)的装置。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于在所述持续时间期间向所述第二MAC模块(30)发送数据的装置。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述MAC模块(11)被适配为通过介质独立接口与所述第二MAC模块或/和所述物理模块相连接。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述忙碌介质信号是载波侦听信号。
7.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于在MAC到MAC模式与MAC到PHY模式之间进行选择的装置。
8.一种集成电路(IC1)，特征在于其包括根据前述权利要求中的任意一项所述的设备。
9.一种方法，用于在设备中控制所述设备的被称为MAC模块的介质访问控制模块(20)与第二MAC模块(30)之间的数据流，所述MAC模块以半双工方式通信，并被适配为在MAC到MAC模式下、通过不使用载波侦听机制的物理链路来与所述第二MAC模块(30)相连接，
其特征在于以下步骤：
将忙碌介质信号从所述第一设备发送至第二MAC模块(30)，所述忙碌介质信号指示持续时间；以及
在所述持续时间期间暂停由所述第二MAC模块向所述第一设备的数据传输。
10.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：在以高于最高数据速率的数据速率从所述第二MAC模块(30)接收到数据时，由所述第一设备向所述第二MAC模块(30)指示忙碌介质。
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