CN105162708A - 一种片上网络中低延时可扩展智能路由器 - Google Patents

Abstract

一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，包括路由器本体、显示屏、框架以及转动机构，路由器本体上设置天线、LAN接口、WAN接口，路由器本体设置电路板，电路板设置有控制芯片、存储器、WIFI模块、USB集线器；控制芯片上设置输入模块和输出模块，输入模块和输出模块连接，输入模块的接口分别连接上一个路由器、上一个IP核，输出模块分别连接下一个路由器和下一个IP核；输入模块包括输入缓冲器和路由模块；输出模块由数个仲裁器组成。本发明能同时支持多个IP核并具有较小的延时性能的路由器结构对片上网络的研究具有重要的意义，仿真结果表明:这种低延时的路由器结构具有良好的可扩展性。

Description

一种片上网络中低延时可扩展智能路由器

技术领域

本发明涉属于通讯设备领域，确切地说是一种片上网络中低延时可扩展智能路由器。

背景技术

路由器(Router)又称网关设备(Gateway)是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。现有技术中的路由器缺少显示部件，管理员向查看路由器的运行状态，必须使用带串口的PC或终端连接到路由器的串口上，或者使用PC机通过网络连接到路由器上，通过串口或者网页查看路由器的运行状态，外接的PC或者终端不方便查看以及故障调试。为解决上述问题，一部分路由设备的壳体上设置有显示模块，用于显示路由器的状态及时间，显示模块与壳体的位置稳定，不具有显示模块角度调整功能，不方便使用者的查看。

传统的路由器只连接一个IP核，在不规则的拓扑结构中，一个路由器往往需要连接多个IP核，而且连着的IP核数目也各不相同；传统的路由器的仲裁单元只根据当前路由器输入端口的请求来进行仲裁，当下一路由器的缓存器被其他虚通道中的数据单元占用或没有缓存空间时，仲裁单元仲裁后的数据单元则无法传输，从而增加了传输延时;当数据单元向下一路由器传输时，要先发送请求，等待应答后才能发送数据，因此，数据单元至少要等待2个时钟周期。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种片上网络中低延时可扩展智能路由器。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，包括路由器本体、显示屏、框架以及转动机构，显示屏固定于框架内，框架通过转动机构固定于路由器本体上；转动机构包括第一转动组件以及第二转动组件，第一转动组件包括支撑块以及支撑臂，支撑块与支撑臂转动连接，框架固定于支撑块上，第二转动组件包括支撑柱以及转动柱，支撑臂插接固定于支撑柱内，支撑柱与转动柱固定连接，路由器本体上设置有凹槽，凹槽内设置凸台，转动柱与路由器本体接触的端部可转动地固定于凸台上；路由器本体上设置天线、LAN接口、WAN接口，路由器本体设置电路板，电路板设置有控制芯片、存储器、WIFI模块、USB集线器，存储器和WIFI模块分别通过USB插头连接USB集线器的USB接口，USB集线器通过其USB插头连接外部设备的USB接口，存储器、WIFI模块、USB集线器和控制芯片电连接，WIFI模块为无线网卡兼路由器，WIFI模块采用单芯片模块；控制芯片上设置输入模块和输出模块，输入模块和输出模块连接，输入模块的接口分别连接上一个路由器、上一个IP核，输出模块分别连接下一个路由器和下一个IP核；输入模块包括输入缓冲器和路由模块；输出模块由数个仲裁器组成。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：所述的的输入缓冲器采用异步FIFO，当输入路由器的数据单元为头微片时，路由器进行路由选择相应的输出端口，当输入路由器的数据单元为数据微片或尾微片时，路由器根据之前头微片的路由信息选择相应的输出端口，并向相应的输出端口发送请求。所述的第一转动组件还包括锁紧螺丝，支撑块两侧对称设置有连接部，连接部上开设有通孔，支撑臂端部对应设置有圆孔，锁紧螺丝穿过通孔及圆孔后将支撑块与支撑臂固定。所述的第二转动组件包括第一转动柱以及第二转动柱，第一转动柱与第二转动柱围成圆柱状，第一转动柱及第二转动柱的底部径向向外均延伸半圆形的凸块，凸块容置于凹槽内。所述的支撑柱与转动柱接触的侧壁设置有凸齿，转动柱上对应的位置设置有槽位，凸齿与槽位卡接固定。还包括锁紧头及紧固螺丝，锁紧头固定于框架背部，锁紧头内部设置有定位柱，定位柱中心开设有贯通孔，支撑臂上对应设置有定位孔，框架上对应设置有螺孔，紧固螺丝依次穿过贯通孔、定位孔后螺接于框架的螺孔中。还包括螺母，框架背部中心设置有带螺纹的凸柱，支撑板上对应设置有固定孔，凸柱穿过固定孔后与螺母固定。还包括卡片，框架顶端沿框架长度方向开设有容置槽，卡片插接固定于容置槽中。所述的WIFI模块为无线网卡兼路由器。所述的WIFI模块采用单芯片模块。

本发明的优点在于：本发明区别于现有技术中的路由器的显示模块与壳体的位置稳定，不具有显示模块角度调整功能，不方便使用者的查看问题，本发明提供了一种转动式智能路由器，包括显示屏、转动机构以及路由器本体，该转动机构包括第一转动组件以及第二转动组件，显示屏与路由器本体分开设置，第一转动组件可以调节显示屏上下方向的角度，第二转动组件可以调节显示屏左右方向的角度，方便用户查看路由器的运行状态；显示屏与路由器本体分开设置，显示屏的尺寸可以自由设置，对路由器本体的影响小。本发明能够通过手机等移动智能设备连接无线智能路由器来控制管理相关的存储设备，方便、实用，且能够便于移动，建立家庭型的个人服务器，符合移动时代的趋势和潮流。本发明能同时支持多个IP核并具有较小的延时性能的路由器结构对片上网络的研究具有重要的意义，仿真结果表明:这种低延时的路由器结构具有良好的可扩展性。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的分解结构示意图；图3是图1的A向视放大结构示意图；图4是控制芯片结构图；图5是输入模块逻辑框图；图6是输出模块结构图。

附图标记：1框架2路由器本体3第二转动组件4第一转动组件5显示屏6锁紧头7卡片8螺母9凸柱10容置槽11凹槽12凸台13第一转动柱14第二转动柱15支撑柱16凸齿17支撑块18连接部19支撑臂20天线21LAN接口22WAN接口23电路板。

具体实施方式

一种转动式智能路由器，如图1和图2所示，包括路由器本体2、显示屏5、框架1以及转动机构，显示屏5固定于框架1内，框架1通过转动机构固定于路由器本体2上；转动机构包括第一转动组件4以及第二转动组件3，第一转动组件4包括支撑块17以及支撑臂19，支撑块17与支撑臂19转动连接，框架1固定于支撑块17上，第二转动组件3包括支撑柱15以及转动柱，支撑臂19插接固定于支撑柱15内，支撑柱15与转动柱固定连接，路由器本体2上设置有凹槽11，凹槽11内设置凸台12，转动柱与路由器本体2接触的端部可转动地固定于凸台12上；如图3所示，路由器本体2上设置天线20、LAN接口21、WAN接口22，路由器本体2设置电路板23，电路板23设置有控制芯片、存储器、WIFI模块、USB集线器，存储器和WIFI模块分别通过USB插头连接USB集线器的USB接口，USB集线器通过其USB插头连接外部设备的USB接口，存储器、WIFI模块、USB集线器和控制芯片电连接，WIFI模块为无线网卡兼路由器，WIFI模块采用单芯片模块；如图4所示，控制芯片上设置输入模块和输出模块，输入模块和输出模块连接，输入模块的接口分别连接上一个路由器、上一个IP核，输出模块分别连接下一个路由器和下一个IP核；输入模块包括输入缓冲器和路由模块；输出模块由数个仲裁器组成。为了满足其扩展性，采用分布式路由和仲裁，即将路由模块放在输入端口处，而仲裁模块放在输出端口处;为了降低路由器的传输延时，仲裁单元同时考虑当前路由器的输入请求状态和下一路由器的输入缓冲器的状态进行仲裁。

输入模块包括两部分:输入缓冲器和路由模块，其逻辑框图如图5所示，其中m为输入端口。其中，为了支持片上网络的时钟域分布，输入缓冲器采用异步FIFO;路由模块结构则与片上网络所使用的路由算法有关，以常用的维序路由为例，当输入路由器的数据单元为头微片时，路由器进行路由选择相应的输出端口，当输入路由器的数据单元为数据微片或尾微片时，路由器根据之前头微片的路由信息选择相应的输出端口，并向相应的输出端口发送请求。

输出模块由仲裁器组成，结构如图6所示，图6中m为数据链路位宽、M为输入端口数目、N为下一路由器输入端口中的虚拟通道数目。下一路由器相应的输入端口中缓冲器的状态由Full_out(N…1)指示，并且仲裁器中保存了下一路由器输入缓冲器被数据单元的占用状况，具体仲裁过程为:根据轮询调度算法选择下一路由器中要接收数据的输入缓冲器，该输入缓冲器还要满足如下条件:1)当所选择的下一路由器的输入缓冲器已被其他数据包(由头微片、数据微片及尾微片组成)所占用，且该数据包的尾微片未到达时，还要同时满足该输入缓冲器有空余的存储空间，且当前路由器相对应的输入缓冲器有数据要传输这2个条件;2)当所选择的下一路由器的输入缓冲器未被其他数据包所占用，或此前被其他数据包所占用，但该数据包的尾微片已到达时，在满足轮询条件下，还要同时满足该输入缓冲器有空余的存储空间，并且当前路由器的输入缓冲器中待传输的数据单元向此仲裁器发出传输请求，而且相应的数据单元为头微片时，则对当前路由器中所有输入缓冲器中头微片向此仲裁器发出的传输请求进行轮询，从而选出当前路由器相应的输入缓冲器，并将当前路由器的输入缓冲器与下一路由器的输入缓冲器的对应关系记录在仲裁器中，以备数据包中的数据微片和尾微片仲裁时使用。

对上述路由进行仿真分析：

在FPGA器件EP1S80F1508I7上的综合结果如表1所示。

表1路由器的面积开销

路由器连接IP核数(个)	1	2	3	4
					面积开销(逻辑单元数)	12776	15123	17444	19836

本发明提供了一种转动式智能路由器，包括显示屏5、转动机构以及路由器本体2，该转动机构包括第一转动组件4以及第二转动组件3，显示屏5与路由器本体2分开设置，第一转动组件4可以调节显示屏5前后方向的角度，第二转动组件3可以调节显示屏5左右方向的角度，方便用户查看路由器的运行状态；显示屏5与路由器本体2分开设置，显示屏5的尺寸可以自由设置，不会影响路由器本体2的体积。

进一步的，所述的第一转动组件4还包括锁紧螺丝，支撑块17两侧对称设置有连接部18，连接部18上开设有通孔，支撑臂19端部对应设置有圆孔，锁紧螺丝穿过通孔及圆孔后将支撑块17与支撑臂19固定。该螺接结构仅为支撑块17与支撑臂19一优选的固定方式，还可以选用铆接等固定方式。

进一步的，所述的第二转动组件3包括第一转动柱13以及第二转动柱14，第一转动柱13与第二转动柱14围成圆柱状，第一转动柱13及第二转动柱14的底部径向向外均延伸半圆形的凸块，凸块容置于凹槽11内。凸块有利于增加转动柱与路由器本体2的接触面，使得整个路由器的结构更稳定。

进一步的，所述的支撑柱15与转动柱接触的侧壁设置有凸齿16，转动柱上对应的位置设置有槽位，凸齿16与槽位卡接固定。凸齿16与槽位的卡接结构，固定效果好，结构简单，有利于降低生产成本。

进一步的，还包括锁紧头6及紧固螺丝，锁紧头6固定于框架1背部，锁紧头6内部设置有定位柱，定位柱中心开设有贯通孔，支撑臂19上对应设置有定位孔，框架1上对应设置有螺孔，紧固螺丝依次穿过贯通孔、定位孔后螺接于框架1的螺孔中。通过锁紧头6及紧固螺丝能够使第一转动组件4与框架1的连接结构更稳定。

进一步的，还包括螺母8，框架1背部中心设置有带螺纹的凸柱9，支撑板上对应设置有固定孔，凸柱9穿过固定孔后与螺母8固定。固定结构简单，可靠，有利于提高组装效率。

进一步的，还包括卡片7，框架1顶端沿框架1长度方向开设有容置槽10，卡片7插接固定于容置槽10中。

所述WIFI模块为无线网卡兼路由器，所述WIFI模块采用单芯片模块。使用时，显示屏5内设触摸屏，触摸屏与控制芯片电连接，通过显示屏5可以了解相关的存储情况，无线路由器通过USB接口连接存储设备，打开智能设备的WIFI功能来连接无线路由器，打开路由器管理页，设置专属访问用户的账号权限，通过路由器管理页，下载安装专用的管理软件app，打开智能设备的管理软件app，输入账号密码，点击登录，访问存储设备。

综上所述，本发明提供的转动式智能路由器，包括显示屏、转动机构以及路由器本体，该转动机构包括第一转动组件以及第二转动组件，显示屏与路由器本体分开设置，显示屏的尺寸可以自由设置，不会影响路由器本体的体积，不会影响路由器结构的设计，通过第一转动组件可以调节显示屏上下方向的角度，通过第二转动组件可以调节显示屏左右方向的角度，使能够实现显示屏上下左右方向的角度调节，方便用户查看路由器的运行状态；另外，通过螺接结构、卡接结构等能够方便路由器的组装，提高组装效率。

本发明的技术方案并不限制于本发明的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：包括路由器本体（2）、显示屏（5）、框架（1）以及转动机构，显示屏（5）固定于框架（1）内，框架（1）通过转动机构固定于路由器本体（2）上；转动机构包括第一转动组件（4）以及第二转动组件（3），第一转动组件（4）包括支撑块（17）以及支撑臂（19），支撑块（17）与支撑臂（19）转动连接，框架（1）固定于支撑块（17）上，第二转动组件（3）包括支撑柱（15）以及转动柱，支撑臂（19）插接固定于支撑柱（15）内，支撑柱（15）与转动柱固定连接，路由器本体（2）上设置有凹槽（11），凹槽（11）内设置凸台（12），转动柱与路由器本体（2）接触的端部可转动地固定于凸台（12）上；路由器本体（2）上设置天线（20）、LAN接口（21）、WAN接口（22），路由器本体（2）设置电路板（23），电路板（23）设置有控制芯片、存储器、WIFI模块、USB集线器，存储器和WIFI模块分别通过USB插头连接USB集线器的USB接口，USB集线器通过其USB插头连接外部设备的USB接口，存储器、WIFI模块、USB集线器和控制芯片电连接，WIFI模块为无线网卡兼路由器，WIFI模块采用单芯片模块；控制芯片上设置输入模块和输出模块，输入模块和输出模块连接，输入模块的接口分别连接上一个路由器、上一个IP核，输出模块分别连接下一个路由器和下一个IP核；输入模块包括输入缓冲器和路由模块；输出模块由数个仲裁器组成。

2.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：所述的的输入缓冲器采用异步FIFO，当输入路由器的数据单元为头微片时，路由器进行路由选择相应的输出端口，当输入路由器的数据单元为数据微片或尾微片时，路由器根据之前头微片的路由信息选择相应的输出端口，并向相应的输出端口发送请求。

3.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：所述的第一转动组件（4）还包括锁紧螺丝，支撑块（17）两侧对称设置有连接部（18），连接部（18）上开设有通孔，支撑臂（19）端部对应设置有圆孔，锁紧螺丝穿过通孔及圆孔后将支撑块（17）与支撑臂（19）固定。

4.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：所述的第二转动组件（3）包括第一转动柱（13）以及第二转动柱（14），第一转动柱（13）与第二转动柱（14）围成圆柱状，第一转动柱（13）及第二转动柱（14）的底部径向向外均延伸半圆形的凸块，凸块容置于凹槽（11）内。

5.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：所述的支撑柱（15）与转动柱接触的侧壁设置有凸齿（16），转动柱上对应的位置设置有槽位，凸齿（16）与槽位卡接固定。

6.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：还包括锁紧头（6）及紧固螺丝，锁紧头（6）固定于框架（1）背部，锁紧头（6）内部设置有定位柱，定位柱中心开设有贯通孔，支撑臂（19）上对应设置有定位孔，框架（1）上对应设置有螺孔，紧固螺丝依次穿过贯通孔、定位孔后螺接于框架（1）的螺孔中。

7.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：还包括螺母（8），框架（1）背部中心设置有带螺纹的凸柱（9），支撑板上对应设置有固定孔，凸柱（9）穿过固定孔后与螺母（8）固定。

8.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：还包括卡片（7），框架（1）顶端沿框架（1）长度方向开设有容置槽（10），卡片（7）插接固定于容置槽（10）中。

9.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：所述的WIFI模块为无线网卡兼路由器。

10.根据权利要求1的一种片上网络中低延时可扩展智能路由器，其特征在于：所述的WIFI模块采用单芯片模块。