CN108123846B - 一种以太网数据整形功能测试平台 - Google Patents

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Abstract

本发明属于集成电路设计领域，提供一种以太网数据整形功能测试平台。该平台包括以太网整形卡(1)、基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)、基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)、基本资源测试模块(4)、物理层配置模块(5)、整形参数配置模块(6)以及整形MIB查询模块(7)。本发明能为三种传输速率即10Mbps/100Mbps/1000Mbps的以太网数据帧整形卡设计提供进行功能验证的测试平台，为三态以太网流量数据整形功能模块提供有效和充分的测试解决方案，该平台使用方便、可靠性高、适应范围广。

Description

一种以太网数据整形功能测试平台
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，涉及一种以太网数据整形功能测试平台。
背景技术
以太网(Ethernet)技术广泛地应用于工业制造、航空、航天等各个关键领域。鉴于以太网应用对数据传输的实时性和稳定性要求日益增加，以太网数据整形功能设计能对以太网数据传输时同组数据帧之间的时间间隔进行有效整形控制，以避免数据帧的数据浪涌和传输时间的不规则性导致以太网应用的不可预计性，使之满足实时性和稳定性方面的相关要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为以太网数据整形功能设计模块提供一种通用化和高性能的以太网数据测试平台，能对以太网数据整形功能模块的双向通路进行输入激励控制和输出整形验证，能对核心整形功能实现的正确性和稳定性进行可靠验证。
技术方案：
一种以太网数据整形功能测试平台，包括以太网整形卡(1)、基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)、基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)、基本资源测试模块(4)、物理层配置模块(5)、整形参数配置模块(6)以及整形MIB查询模块(7)；其中：
所述以太网整形卡(1)，为以太网数据整形功能测试平台的测试对象，是一个实现以太网数据整形功能设计的硬件模块单元；
所述基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)，在基于嵌入式处理器上运行实时操作系统VxWorks5.5的支持下进行以太网数据帧的发送定时控制和接收数据帧的整形结果并验证；
所述基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)，为运行在PC机中的整形监控软件，用于以太网数据包的发送定时控制和对接收的数据帧进行整形结果验证；
所述基本资源测试模块(4)，用于进行以太网整形卡(1)的基本资源测试，对以太网整形卡(1)可访问的硬件资源的有效性和正确性进行验证；
所述物理层配置模块(5)，用于对整个测试平台内的以太网物理链路进行配置，建立链路以保证数据能进行传输；
所述整形参数配置模块(6)，用于配置测试场景所需的整形参数，通过以太网整形卡(1)的配置接口配置整形功能参数；
所述整形MIB查询模块(7)，用于查询以太网整形卡(1)的实时端口统计量MIB和整形功能参数。
以太网整形卡(1)支持最大256种不同ID号以太网数据帧的同时整形。
基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)运行在嵌入式实时操作系统中，充当本测试平台的以太网数据发送激励器，通过对以太网数据包进行填充和发送定时控制满足作为以太网整形卡(1)的测试输入，充当本测试平台的以太网数据整形验证器，通过对接收的以太网数据帧的ID号进行解析并结合系统时间计算得出数据帧的整形结果是否符合预期要求。
基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)为运行于普通PC机的监控软件的发送接收单元，该模块通过界面操作实现对以太网数据包的负载的填充和发送定时控制。
基本资源测试模块(4)对以太网整形卡(1)的硬件基本资源包括寄存器空间、缓冲区空间进行读写操作。
物理层配置模块(5)对以太网整形卡(1)的物理层互联进行配置，配置物理层芯片的速率选择，配置链路状态指示灯和链路数据状态指示灯。
整形参数配置模块(6)根据整形测试场景设计通过以太网整形卡(1)的配置接口实现相关的整形参数配置，配置最大256个数据帧ID号，整形的时间间隔为1毫秒到1600毫秒，配置是否开启支持采样模式的整形功能。
整形MIB查询模块(7)为该测试平台提供以太网整形卡(1)的实时统计量(MIB)查询，查询输入端口和输出端口的相关统计量信息，查询以太网整形卡(1)的整形参数配置信息和内部SSRAM统计量等MIB信息。
有益效果：
本发明为以太网数据整形功能模块设计提供一种通用化、易搭建和高性能的功能测试平台，使用该平台可充分提高以太网数据整形功能模块设计与验证的正确性、通用性和可靠性。本以太网数据整形功能测试平台具有以下优点：
(1)本以太网数据整形功能测试平台将以太网整形卡(1)作为被验证对象，被验证对象只需提供其以太网数据帧的整形输入和整形输出网口，被验证对象提供的主机接口访问方式可以有多种形式，因此本平台对以太网数据整形功能的具体设计实现没有技术局限性，有利于提高以太网数据整形功能验证平台的广泛适用性；
(2)本平台提供了在嵌入式处理器端实现的以太网整形数据发送接收模块软件代码，该代码可以广泛地应用于多种嵌入式处理器平台上，具有良好的可迁移性和重用性；
(3)本平台提供了运行于PC机操作系统上监控软件端的发送和接收软件模块，本软件包安装、操作方便，具有实用化的软件操作界面，能直观地进行以太网数据测试输入的可视化设置和整形验证的多组分析；
(4)本平台提供了对被验证对象进行基本资源测试的软件模块，该测试模块根据以太网整形卡(1)的内部资源并结合提供的相关技术规范和文档进行针对性的读写寄存器的测试和基本功能测试，测试软件按功能的模块化结构划分，实现测试的自动化，简化测试的人工干预，能为后续的以太网数据整形功能验证提供基本资源可靠性和一致性保障；
(5)本平台提供的物理层配置模块(5)能实现对三种链路速率状态下的以太网数据整形功能设计验证的支持，可对支持10Mbps、100Mbps、1000Mbps的以太网整形卡(1)的整形功能分别进行多种速率验证，提高了本平台的测试覆盖面，完善了本平台的物理测试条件；
(6)本平台提供了整形参数配置模块(6)用于进行整形数据测试场景的搭建，测试时通过对以太网数据帧队列进行整形参数配置，本模块提供了整形参数的配置接口驱动程序，调用简单，操作方便，可支持最大至256个以太网数据帧ID号的整形参数配置；
(7)本平台提供了整形MIB查询模块(7)用于提供整形测试过程中的参数信息支持，本模块能查询实时的端口统计量信息和测试场景配置信息，能为本平台提供整形MIB的简单查询机制，有利于整形测试故障场景的及时有效定位。
附图说明
图1为本发明具体实施原理图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。如图1所示，一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于该平台包括以太网整形卡(1)、基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)、基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)、基本资源测试模块(4)、物理层配置模块(5)、整形参数配置模块(6)以及整形MIB查询模块(7)。其中：
所述以太网整形卡(1)，为实现以太网数据整形功能的被测试对象，该以太网整形卡(1)对外提供用于物理层连接的两个以太网物理层端口，一个用于与基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)的以太网网口连接，另外一个用于与基于PC机监控软件端发送接收模块(3)的PC机网口连接，形成一条以太网整形卡(1)的输入和输出以太网数据通路，以太网整形卡(1)实现了对该条通路的双向数据整形功能；以太网整形卡(1)对外提供主机配置接口，可被外接的嵌入式处理器访问，以实现上层模块的配置、测试、查询功能。
所述基于嵌入式处理器的发送接收模块(2)，为运行于嵌入式处理器实时操作系统VxWorks5.5之上的应用软件，该应用程序分为发送和接收两个子模块，发送子模块用于对以太网整形卡(1)发送测试激励，通过调用VxWorks5.5的IP协议栈提供的UDP发送库函数，并对发送的时刻和数据负载进行有效控制，达到实现作为以太网整形卡(1)的有效测试输入，接收子模块则用于对以太网整形卡(1)输出的整形数据进行捕获、解析和验证，对捕获的以太网数据帧进行数据负载有效数据的提取，并对接收时刻进行统计保存，最后分析出所有整形数据帧的整形结果并与实际的整形配置参数进行比对，已达到对以太网整形卡(1)的整形功能输出进行正确性验证的目的。
所述基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)，为运行于PC机监控软件端的应用软件，该软件包含发送和接收两个软件包。发送软件通过调用操作系统的网卡发送驱动程序可发送任意数据负载和时间间隔的以太网数据帧，通过界面操作可对发送的数据帧的ID号进行设置和填充，可对每组相同ID号以太网数据帧的发送时间间隔进行毫秒级的设置，多组数据帧多组时间配置的灵活发送满足作为以太网整形卡(1)的输入测试激励。接收软件通过调用PC机操作系统提供的网卡接收驱动程序，实时获取以太网驱动接收到的所有以太网数据帧，并将所有的数据帧通过界面显示，可对数据帧的数据组成进行解析和对数据帧的到达时间进行精确的微秒级统计，可通过分组过滤对每组相同ID号的以太网数据帧进行显示，计算出每组ID号以太网数据帧的时间间隔偏差，与实际的整形参数配置进行比较，以验证以太网整形卡(1)的正确性，接收软件还能对接收数据的流量进行统计，支持多种流量计算单位。
所述基本资源测试模块(4)作为一种以太网数据整形功能测试平台的上层模块之一，是运行于嵌入式处理器实时操作系统VxWorks5.5之上的测试模块代码，通过以太网整形卡(1)的主机配置接口对以太网整形卡(1)的基本资源进行访问测试，该测试模块代码根据以太网整形卡(1)的基本模块划分可分为多个基本资源测试的子模块，如主机接口寄存器模块，SSRAM缓冲区模块，流量整形控制寄存器模块，CAM表配置寄存器模块，MAC接口控制模块，PHY配置管理模块等。基本资源测试模块(4)为以太网数据整形功能验证提供最基本的保证，首先确保以太网整形卡(1)基本资源功能的一致性和正确性。
所述物理层配置模块(5)作为一种以太网数据整形功能测试平台的上层模块之一，是运行于嵌入式处理器实时操作系统VxWorks5.5之上的物理层配置模块代码，该代码模块通过以太网整形卡(1)的配置接口对以太网整形卡(1)的内部功能模块即PHY配置管理寄存器模块进行读写，以完成对物理层链接进行多种配置，主要对以太网整形卡(1)的两个底层PHY芯片的状态和工作方式进行配置，可配置项为对PHY芯片的链路速率如10Mbps/100Mbps/1000Mbps的选择，对链路状态指示灯和链路数据传输指示灯的配置和使能。物理层配置模块(5)可对基于嵌入式处理器端的网口PHY芯片进行速率配置，以支持以太网整形卡(1)在三种速率下的数据整形功能验证。基于PC机监控软件端的网口PHY芯片配置为速率自适应，以完成三种速率下的物理链路建立和协商。
所述整形参数配置模块(6)作为一种以太网数据整形功能测试平台的上层模块之一，完成整形功能测试场景构建的配置实现。该配置模块内部包含整形功能使能、禁止驱动程序，可对双向数据整形通路进行分开配置，可独立开启和关闭该通路的单向整形功能。该配置模块内部提供整形参数配置接口驱动程序，可实现对最大256个数据帧ID号整形参数场景的构建并通过以太网整形卡(1)的配置接口写入内部整形机制调度配置寄存器。
所述整形MIB查询模块(7)作为一种以太网数据整形功能测试平台的上层模块之一，可实现对以太网整形卡(1)的实时整形MIB信息进行查询。该模块可查询输入端口和输出端口的所有统计量信息，以及部分中间过程的统计量信息，为以太网数据整形功能验证提供内部参数信息的支持机制。

Claims (8)

1.一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，包括以太网整形卡(1)、基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)、基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)、基本资源测试模块(4)、物理层配置模块(5)、整形参数配置模块(6)以及整形MIB查询模块(7)；其中：
所述以太网整形卡(1)，为以太网数据整形功能测试平台的测试对象，是一个实现以太网数据整形功能设计的硬件模块单元；
所述基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)，在基于嵌入式处理器上运行实时操作系统VxWorks5.5的支持下进行以太网数据帧的发送定时控制和接收数据帧的整形结果并验证；
所述基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)，为运行在PC机中的整形监控软件，用于以太网数据包的发送定时控制和对接收的数据帧进行整形结果验证；
所述基本资源测试模块(4)，用于进行以太网整形卡(1)的基本资源测试，对以太网整形卡(1)可访问的硬件资源的有效性和正确性进行验证；
所述物理层配置模块(5)，用于对整个测试平台内的以太网物理链路进行配置，建立链路以保证数据能进行传输；
所述整形参数配置模块(6)，用于配置测试场景所需的整形参数，通过以太网整形卡(1)的配置接口配置整形功能参数；
所述整形MIB查询模块(7)，用于查询以太网整形卡(1)的实时端口统计量MIB和整形功能参数。
2.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，以太网整形卡(1)支持最大256种不同ID号以太网数据帧的同时整形。
3.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，基于嵌入式处理器端的发送接收模块(2)运行在嵌入式实时操作系统中，充当本测试平台的以太网数据发送激励器，通过对以太网数据包进行填充和发送定时控制满足作为以太网整形卡(1)的测试输入，充当本测试平台的以太网数据整形验证器，通过对接收的以太网数据帧的ID号进行解析并结合系统时间计算得出数据帧的整形结果是否符合预期要求。
4.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，基于PC机监控软件端的发送接收模块(3)为运行于普通PC机的监控软件的发送接收单元，该模块通过界面操作实现对以太网数据包的负载的填充和发送定时控制。
5.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，基本资源测试模块(4)对以太网整形卡(1)的硬件基本资源包括寄存器空间、缓冲区空间进行读写操作。
6.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，物理层配置模块(5)对以太网整形卡(1)的物理层互联进行配置，配置物理层芯片的速率选择，配置链路状态指示灯和链路数据状态指示灯。
7.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，整形参数配置模块(6)根据整形测试场景设计通过以太网整形卡(1)的配置接口实现相关的整形参数配置，配置最大256个数据帧ID号，整形的时间间隔为1毫秒到1600毫秒，配置是否开启支持采样模式的整形功能。
8.根据权利要求1所述的一种以太网数据整形功能测试平台，其特征在于，整形MIB查询模块(7)为该测试平台提供以太网整形卡(1)的实时统计量(MIB)查询，查询输入端口和输出端口的相关统计量信息，查询以太网整形卡(1)的整形参数配置信息和内部SSRAM统计量等MIB信息。
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