CN102684959B - 电子装置以及多个端口共用以太网电路的方法 - Google Patents

电子装置以及多个端口共用以太网电路的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电子装置以及多个端口共用以太网电路的方法。所述电子装置包括：多个端口；以太网电路，耦接至主机，包括以太网物理层收发器以及以太网媒体访问控制器，依据主机发出的传输数据产生多个传输封包，并从多个接收封包获得送至主机的接收数据；流量控制调度器，从主机接收对应多个端口的多个传输要求，裁决多个传输要求以从多个端口中选取传输端口，从主机接收对应多个端口的多个接收要求，裁决多个接收要求以从多个端口中选取接收端口；以及端口切换器，耦接于多个端口以及以太网电路之间，向传输端口发送传输封包，并从接收端口接收所述接收封包。本发明所公开的电子装置，其仅有一个以太网电路，降低了以太网网络系统的生产成本。

Description

电子装置以及多个端口共用以太网电路的方法
技术领域
本发明有关于网络通信，特别是有关于以太网(Ethernet)通信电路。
背景技术
以太网网络系统包括依据以太网标准通信协议与连通方(link partner)进行通信的至少一端口(port)。当以太网网络系统包括超过一个端口时，则为多端口以太网网络系统。图1为现有的多端口以太网网络系统100的框图。以太网网络系统100包括多个端口111～11N、多个以太网电路121～12N、以及中央处理单元150。以太网电路121～12N中的每一个都包括以太网物理层收发器以及媒体访问控制器(media access controller，MAC)。多个连通方经由端口111～11N耦接至以太网网络系统100。端口111～11N中的每一个与以太网电路121～12N的每一者对应耦接，以及以太网电路121～12N耦接至中央处理单元150。
当连通方将以太网封包发送至从端口111～11N中所选出的目标端口，目标端口接着将所述以太网封包发送至对应的以太网电路。以太网电路接着从所接收的封包中取出数据并将取出的数据传送至中央处理器150。当中央处理器150要发送数据到连通方时，中央处理器150将数据发送给对应的以太网电路，以太网电路接着依据数据产生封包并将封包送至连通方对应的端口。端口接着将封包发送至连通方。
由于端口111～11N分别对应于以太网电路121～12N，以太网网络系统100包括了数目与端口数目相同的以太网电路121～12N。然而，以太网电路121～12N具有较高的电路生产成本，因而增加了以太网网络系统100的总成本。为了降低以太网网络系统100的生产成本，需要一种新型的多端口以太网网络系统，在降低生产成本的同时并不会降低以太网网络系统的效能。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供一种电子装置以及一种多个端口共用以太网电路的方法，以解决现有技术存在的问题。
一种电子装置的范例实施方式，包括：多个端口、以太网电路、流量控制调度器、以及端口切换器。所述以太网电路耦接至主机，包括以太网物理层收发器以及以太网媒体访问控制器，依据所述主机发出的传输数据产生多个传输封包，并从多个接收封包获得送至所述主机的接收数据。所述流量控制调度器从所述主机接收对应所述多个端口的多个传输要求，裁决所述多个传输要求以从所述多个端口中选取传输端口，从所述主机接收对应所述多个端口的多个接收要求，裁决所述多个接收要求以从所述多个端口中选取接收端口。所述端口切换器耦接于所述多个端口以及所述以太网电路之间，向所述传输端口发送所述传输封包，并从所述接收端口接收所述接收封包。
一种多个端口共用以太网电路的方法的范例实施方式，所述方法包括：从主机接收对应多个端口的多个传输要求；裁决所述多个传输要求以从所述多个端口中选取传输端口；依据所述主机发出的传输数据产生多个传输封包；向所述传输端口发送所述传输封包；从所述主机接收对应所述多个端口的多个接收要求；裁决所述多个接收要求以从所述多个端口中选取接收端口；从所述接收端口接收多个接收封包；以及从所述接收封包获得送至所述主机的接收数据。
本发明所公开的电子装置及多个端口共用以太网电路的方法，其仅有一个以太网电路，降低了以太网网络系统的生产成本。
对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。
附图说明
图1为现有的多端口以太网网络系统的框图。
图2A为依据本发明的以太网网络系统的一实施例的框图。
图2B为依据本发明的以太网网络系统的另一实施例的框图。
图3为依据本发明的基于IEEE 802.3x标准的数据传输方法的流程图。
图4为依据本发明的基于IEEE 802.3x标准的数据接收方法的流程图。
图5为暂停命令的格式的示意图。
图6A为于时隙0～8的传输端口与接收端口的安排顺序的一实施例的示意图。
图6B为对应于图6A的端口1与2的数据传输与接收的一实施例的示意图。
图7为依据本发明的以太网网络系统的一实施例的框图。
图8为依据本发明的以太网网络系统的另一实施例的框图。
图9为依据本发明的符合IEEE 802.3az标准的数据传输方法的流程图。
图10为依据本发明的符合IEEE 802.3az标准的数据接收方法的流程图。
具体实施方式
在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电气连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至所述第二装置。
图2A为依据本发明的以太网网络系统200的一实施例的框图。在一个实施例中，以太网网络系统200包括多个端口211～21N、端口切换器224、以太网电路222、流量控制调度器226、以及主机250。在一个实施例中，主机250为中央处理器。在另一个实施例中，主机250包括中央处理器以及存储器。多个连通方(图未示)经由端口211～21N耦接至以太网网络系统200。所述连通方支持全双工通讯(full duplex communication)并支持IEEE 802.3x标准或IEEE 802.3az标准。端口切换器224耦接于端口211～21N与以太网电路222之间。以太网电路222耦接于端口切换器224与主机250之间。以太网电路222运用分时机制(time sharing mechanism)在主机250与端口211～21N之间传输数据而不降低网络传输效能。频宽动态分配于端口211～21N之间。
端口切换器224依据流量控制调度器226的指令传输封包至端口211～21N，并由端口211～21N接收封包。当主机250要向连通方发送数据时，主机250向流量控制调度器226发送传输需求。当流量控制调度器226从主机250收到对应于多个端口的多个传输要求时，流量控制调度器226裁决所述多个传输要求以从端口211～21N中选取一个传输端口，并向主机250发送对应所述传输端口的传输许可信息。主机250接着向以太网电路222发送欲送至传输端口的数据。以太网电路222接着依据数据产生多个封包，并将封包送至端口切换器224。端口切换器224接着将封包递送给传输端口，而连通方便可从传输端口接收封包。
当主机250要从连通方接收数据时，主机250向流量控制调度器226发送接收要求。当流量控制调度器226从主机250收到分别对应至多个端口的多个接收要求时，流量控制调度器226裁决所述多个接收要求以从端口211～21N中选取接收端口，并向主机250发送对应接收端口的接收许可信息。端口切换器224接着从接收端口接收多个封包，并将封包传送至以太网电路222。以太网电路222接着从封包取出数据，并将数据传送至主机250。由于以太网网络系统200中仅有一个以太网电路222，因此本发明的以太网网络系统200的生产成本比图1中的现有的以太网网络系统100的生产成本要低。
图2A的流量控制调度器226设于以太网电路222之外。然而，流量控制调度器也可被以太网电路所包括。图2B为依据本发明的以太网网络系统260的另一实施例的框图。在一个实施例中，以太网网络系统260包括多个端口261～26N、端口切换器274、以太网电路272、以及主机280。然而，以太网网络系统260的以太网电路272与以太网电路222的不同之处在于，其包含流量控制调度器276。由于以太网电路272及流量控制调度器276的合并，因而可简化其电路设计。图2B的以太网网络系统260的各组件的功能均与图2A的以太网网络系统200的组件的功能相同。
图3为依据本发明的基于IEEE 802.3x标准的数据传输方法300的流程图。首先，主机250发送目标端口的传输要求至流量控制调度器226(步骤302)。接着，流量控制调度器226发送所述目标端口的传输许可信息至主机250(步骤304)，并且将端口切换器224的传输端口切换为目标端口。主机250接着发送传输数据至以太网电路222(步骤306)，而以太网电路222依据所述传输数据产生多个传输封包(步骤308)。端口切换器224接着从以太网电路222接收所述传输封包，并且将所述传输封包发送至所述目标端口(步骤310)。因此，连通方可从目标端口收到所述传输封包。
图4为依据本发明的基于IEEE 802.3x标准的数据接收方法400的流程图。首先，主机250发送目标端口的接收要求至流量控制调度器226(步骤402)。接着，流量控制调度器226发送所述目标端口的接收许可信息至主机250(步骤404)。在一个实施例中，在目标端口接收封包前，以太网电路222产生多个暂停帧(pause frame)(步骤406)，且端口切换器224将暂停帧发送至目标端口以外的其他端口(步骤408)。暂停帧包括IEEE 802.3x标准的暂停命令以防止对应的连通方发送封包至端口。图5为暂停命令的格式的示意图。在一个实施例中，暂停帧包括6个八位字节(octet)的目的地址、6个八位字节的源位址、2个八位字节的长度/种类信息、2个八位字节的媒体访问控制码(MAC controlopcode)0x0001、以及2个字节(byte)的以512位时间(bit-time)为单位计算的暂停时间。接着，流量控制调度器226将端口切换器224的接收端口切换为所述目标端口(步骤410)。端口切换器224接着从所述目标端口接收封包并将所接收的封包发送至以太网电路222(步骤412)。接着，以太网电路222从所接收的封包取出接收数据并发送至主机250(步骤414)。
流量控制调度器226以分时(time sharing)方式在端口211～21N之间动态地配置频宽。时段(time period)被分割为多个时隙(time slots)。在一个特定时隙，流量控制调度器226仅准许单一端口(称为传输端口)发送数据至对应的连通方。同样的，在一个特定时隙，流量控制调度器226仅准许单一端口(称为接收端口)从对应的连通方接收数据。图6A为在时隙0～8的传输端口与接收端口的安排顺序的一实施例的示意图。在时隙0～2与8，传输端口为端口1。在时隙3～7，传输端口为端口2。在时隙0与5～8，接收端口为端口1。在时隙1～4，接收端口为端口2。
图6B为对应于图6A的端口1与2的数据传输与接收的一实施例的示意图。在时隙0，传输端口与接收端口均为端口1。由于在后续的时隙1～4中接收端口由端口1改为端口2，在时隙0中暂停帧被发送至端口1以阻止连通方在时隙1～4发送数据封包至端口1。在时隙4，传输端口与接收端口均为端口2。由于在后续的时隙5～8中接收端口由端口2改为端口1，在时隙4中暂停帧被发送至端口2以阻止连通方在时隙5～8发送数据封包至端口2。
在一个实施例中，以太网网络系统200可为消费性电子装置，例如数字电视或蓝光光碟(Blu-ray disk，BD)播放器。图7为依据本发明的以太网网络系统740的一实施例的框图。以太网网络系统740为数字电视且包括HEAC(HDMIEthernet&Audio return Channel)端口711及RJ45端口712。蓝光光碟(BD)播放器710经由HEAC端口711连接至数字电视740，而宽带调制解调器(Asymmetric Digital Subscriber Line modem，ADSL modem)720经由RJ45端口712连接至数字电视740。BD播放器710与宽带调制解调器720共用以太网电路722以与数字电视740的主机750通信。数字电视740因此可以经由宽带调制解调器720访问网络，也可通过BD播放器710访问蓝光光碟的视频数据。
图8为依据本发明的以太网网络系统840的一实施例的框图。以太网网络系统840为BD播放器且包括HEAC端口811及RJ45端口812。数字电视810经由HEAC端口811连接至BD播放器840，而宽带调制解调器820经由RJ45端口812连接至BD播放器840。数字电视810与宽带调制解调器820共用以太网电路822以与BD播放器840的主机850通信。BD播放器840因此可以经由宽带调制解调器820访问网络，也可通过数字电视810播放视频数据。
在另一个实施例中，耦接至端口211～21N的连通方支持IEEE 802.3az标准。以太网网络系统200还包括调度电路(scheduler circuit)(图2A中未示出)以动态安排端口211～21N的频宽。图9为依据本发明的符合IEEE 802.3az标准的数据传输方法900的流程图。首先，主机250发送目标端口的传输要求至流量控制调度器226(步骤902)。接着，流量控制调度器226发送所述目标端口的传输许可信息至主机250(步骤904)，并切换端口切换器224的传输端口为目标端口。接着，决定目标端口是否处于睡眠模式(步骤906)。若目标端口处于睡眠模式，以太网电路222向目标端口发送正常闲置(normal idle)信号以唤醒所述目标端口的连通方(步骤908)。接着，主机250发送传输数据至以太网电路222(步骤910)，而以太网电路222依据所述传输数据产生多个传输封包(步骤912)。端口切换器224接着从以太网电路222接收传输封包并将传输封包发送至所述目标端口(步骤914)。连通方接着从目标端口接收传输封包。
图10为依据本发明的符合IEEE 802.3az标准的数据接收方法1000的流程图。首先，主机250发送目标端口的接收要求至流量控制调度器226(步骤1002)。流量控制调度器226接着发送所述目标端口的接收许可信息至主机250(步骤1004)。在封包被目标端口接收之前，以太网电路222发送多个低电源闲置(low-power-idle，LPI)指示信号至目标端口以外的其他端口以使其他端口的连通方进入睡眠模式(步骤1006)。流量控制调度器226接着将端口切换器224的接收端口切换为所述目标端口(步骤1008)。端口切换器224接着从所述目标端口接收封包并将所接收的封包发送至以太网电路222(步骤1010)。以太网电路222接着从所接收的封包取出接收数据并发送至主机250(步骤1012)。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
多个端口；
以太网电路，耦接至主机，包括以太网物理层收发器以及以太网媒体访问控制器，依据所述主机发出的传输数据产生多个传输封包，并从多个接收封包获得送至所述主机的接收数据；
流量控制调度器，从所述主机接收对应所述多个端口的多个传输要求，裁决所述多个传输要求以从所述多个端口中选取传输端口，以及从所述主机接收对应所述多个端口的多个接收要求，裁决所述多个接收要求以从所述多个端口中选取接收端口；以及
端口切换器，耦接于所述多个端口以及所述以太网电路之间，向所述传输端口发送所述传输封包，并从所述接收端口接收所述接收封包；
其中，所述多个端口共用所述以太网电路。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当所述流量控制调度器选取所述传输端口之后，所述流量控制调度器向所述主机发送对应所述传输端口的传输许可信息，而当所述流量控制调度器选取所述接收端口之后，所述流量控制调度器向所述主机发送对应所述接收端口的接收许可信息。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当所述流量控制调度器选取所述接收端口之后，所述以太网电路产生包含IEEE802.3x标准的暂停命令的多个暂停帧，且所述端口切换器将所述暂停帧发送至所述接收端口以外的所述多个端口以暂停数据传输。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，所述暂停帧包括6个八位字节的目的地址、6个八位字节的源位址、2个八位字节的媒体访问控制码0x0001、以及2个字节的暂停时间。
5.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当所述流量控制调度器选取所述接收端口之后，所述以太网电路产生符合IEEE802.3az标准的多个低电源闲置指示信号，且所述端口切换器发送所述低电源闲置指示信号至除所述接收端口以外的所述多个端口以使其进入睡眠模式。
6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，当所述流量控制调度器选取所述传输端口之后，若所述传输端口处于睡眠模式，所述以太网电路产生符合IEEE802.3az标准的正常闲置信号，且所述端口切换器发送所述正常闲置信号至所述传输端口以使所述传输端口从所述睡眠模式跳出。
7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括调度电路以动态安排所述多个端口的频宽。
8.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，多个连通方经由所述多个端口连接至所述电子装置，且所述连通方支持IEEE802.3x标准或IEEE802.3az标准以与所述电子装置进行通信。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为数字电视，所述多个连通方的其中之一为蓝光光碟播放器，且所述多个连通方的其中另一为宽带调制解调器。
10.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为蓝光光碟播放器，所述多个连通方的其中之一为数字电视，且所述多个连通方的其中另一为宽带调制解调器。
11.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述主机为中央处理单元或所述主机包含中央处理单元及存储器。
12.一种多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，包括：
从主机接收对应多个端口的多个传输要求；
裁决所述多个传输要求以从所述多个端口中选取传输端口；
依据所述主机发出的传输数据产生多个传输封包；
向所述传输端口发送所述传输封包；
从所述主机接收对应所述多个端口的多个接收要求；
裁决所述多个接收要求以从所述多个端口中选取接收端口；
从所述接收端口接收多个接收封包；以及
从所述接收封包获得送至所述主机的接收数据，
其中，所述多个端口共用所述以太网电路。
13.如权利要求12所述的多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，还包括：
当选取所述传输端口之后，向所述主机发送对应所述传输端口的传输许可信息；以及
当选取所述接收端口之后，向所述主机发送对应所述接收端口的接收许可信息。
14.如权利要求12所述的多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，还包括：
当选取所述接收端口之后，产生包含IEEE802.3x标准的暂停命令的多个暂停帧；以及
将所述暂停帧发送至所述接收端口以外的所述多个端口以暂停数据传输。
15.如权利要求14所述的多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，所述暂停帧包括6个八位字节的目的地址、6个八位字节的源位址、2个八位字节的媒体访问控制码0x0001、以及2个字节的暂停时间。
16.如权利要求12所述的多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，还包括：
当选取所述接收端口之后，产生符合IEEE802.3az标准的多个低电源闲置指示信号；以及
发送所述低电源闲置指示信号至除所述接收端口以外的所述多个端口以使其进入睡眠模式。
17.如权利要求16所述的多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，还包括：
当选取所述传输端口之后，若所述传输端口处于睡眠模式，产生符合IEEE802.3az标准的正常闲置信号；以及
发送所述正常闲置信号至所述传输端口以使所述传输端口从所述睡眠模式跳出。
18.如权利要求12所述的多个端口共用以太网电路的方法，其特征在于，所述方法还包括动态安排所述多个端口的频宽。
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