CN108667701A - 一种以太网转换器及数据转换方法 - Google Patents

一种以太网转换器及数据转换方法 Download PDF

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王斯
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Abstract

本发明公开了一种以太网转换器及数据转换方法，涉及数据通信领域。该以太网转换器包括：主控模块、高速并口模块、以及网络底层模块；高速并口模块、以及网络底层模块均与主控模块连接；高速并口模块将外接设备的数据传输到主控模块；主控模块接收到数据后，向网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；网络底层模块将TCP和/或UDP数据传输到以太网。解决了现有技术中网络接口装置的数据传输带宽低、速度慢的技术问题。

Description

一种以太网转换器及数据转换方法
技术领域
本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种以太网转换器及数据转换方法。
背景技术
对模型进行数据测试时，需要将测试得到的数据接入到网络中，同时为了保证接入到网络中的数据能被计算机识别，需要将测试得到的数据经过网络接口装置处理后再接入到网络。现有技术中网络接口装置大多是基于单片机或数字信号处理DSP的，数据的传输带宽低、速度慢，并且开发门槛高。
发明内容
本发明提供了一种以太网转换器及数据转换方法，用以解决现有技术中网络接口装置数据的传输带宽低、速度慢的问题。
为了实现上述目的，依据本发明实施例的第一方面，本发明提供了一种以太网转换器，包括：主控模块、高速并口模块、以及网络底层模块；
所述高速并口模块、以及网络底层模块均与所述主控模块连接；
所述高速并口模块将外接设备的数据传输到所述主控模块；
所述主控模块接收到所述数据后，向所述网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；
所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
可选的，还包括：与所述主控模块连接的串口模块。
可选的，还包括：与所述主控模块连接的配置接口模块。
可选的，所述主控模块包括高速UDP数据填充单元、NIOS软核、数据分配单元、以及数据选择单元；
所述高速UDP数据填充单元、数据分配单元、以及数据选择单元均与所述NIOS软核连接；
所述高速并口模块将外接设备的数据传输到所述数据分配单元；
所述数据分配单元接收到所述数据后，向所述NIOS软核和/或所述高速UDP数据填充单元输入所述数据；
所述NIOS软核接收到所述数据后，向所述数据选择单元输出格式转换后的TCP和/或UDP数据；
所述高速UDP数据填充单元接收到所述数据后，向所述数据选择单元输出格式转换后的UDP数据；
所述数据选择单元接收到所述数据后，向所述底层模块输出格式转换后的TCP和/或UDP数据；
所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
可选的，所述以太网转换器还包括：与所述NIOS软核连接的配置接口模块。
可选的，所述以太网转换器还包括：与所述NIOS软核连接的串口模块，所述串口模块包括至少一个串口。
可选的，所述串口为两个。
可选的，所述网络底层模块包括MAC芯片和与所述MAC芯片连接的PHY芯片。
可选的，所述主控模块为现场可编程门阵列FPGA。
可选的，所述FPGA的型号为CycloneⅣ系列中的EP4CE40F23I7。
依据本发明实施例的第二方面，提供了一种数据转换方法：
高速并口模块将外接设备发送的数据传输到主控模块；
主控模块接收到所述数据后，根据预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息对所述数据进行处理后，向网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；
网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
根据本发明实施例所提供的以太网转换器及数据转换方法，以太网转换器包括：主控模块、高速并口模块、以及网络底层模块；所述高速并口模块、以及网络底层模块均与所述主控模块连接；所述高速并口模块将外接设备的数据传输到所述主控模块；所述主控模块接收到所述数据后，向所述网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。解决了现有技术中网络接口装置数据的传输带宽低、速度慢的技术问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明第一实施例提供的以太网转换器的结构示意图；
图2为本发明第二实施例提供的以太网转换器的结构示意图；
图3为本发明第二实施例所述提供的以太网转换器高速并口时序图；
图4为本发明第二实施例所述提供的以太网转换器的串口时序图；
图5为本发明第三实施例所述提供的数据转换方法。
图标：100-主控模块；1001-数据分配单元；1002-高速UDP数据填充单元；1003-数据选择单元；1004-NIOS软核；101-高速并口模块；102-网络底层模块；1021-MAC芯片；1022-PHY芯片；103-串口模块；1031-串口；104-配置接口模块。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参阅图1，为本发明第一实施例提供的以太网转换器的结构示意图。本实施例中，所述以太网转换器包括：主控模块100、高速并口模块101、以及网络底层模块102。
高速并口模块101、以及网络底层模块102均与主控模块100连接。
具体实施时，高速并口模块101、以及网络底层模块102均与主控模块100双向连接。
高速并口模块101将外接设备的数据传输到主控模块100。
具体实施时，高速并口模块101将外接设备发送的数据传输到主控模块100。该高速并口模块101为高速并行接口。其中，该外接设备，可以为测试机，该测试机可以用来对模型进行数据测试，测试得到的数据通过高速并口模块101传输到主控模块100。
主控模块100接收到数据后，向网络底层模块102输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据。
具体实施时，主控模块100内设置有预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息，主控模块100接收到高速并口模块101发送的数据，通过预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息转化为TCP和/或UDP数据，并将所述TCP和/或UDP数据发送到网络底层模块102。
网络底层模块102将TCP和/或UDP数据传输到以太网。
具体实施时，网络底层模块102接收到主控模块100发送的TCP和/或UDP数据后，将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
可选的，所述以太网转换器还包括：与主控模块100连接的串口模块103。
具体实施时，串口模块103与主控模块100连接，串口模块103将外接设备的数据传输到主控模块100。该串口模块103主要适用于接收外接设备的串口数据，以便于将该串口数据传输到主控模块100，增加以太网转换器的具体适配场景，提升以太网转换器的适配性。具体使用时，根据具体需要可增加或减少串口模块103的串口数量。
可选的，所述以太网转换器还包括：与主控模块100连接的配置接口模块104。
具体实施时，配置接口模块104与主控模块100连接，配置接口模块104用于响应用户对预设的网络层的IP协议和传输层的TCP和/或UDP配置信息的修改，更改主控模块100内设置的网络层的IP协议和传输层的TCP和/或UDP配置信息。
请参阅图2，为本发明第二实施例提供的以太网转换器的结构示意图。本实施例中，所述以太网转换器包括：主控模块100、高速并口模块101、以及网络底层模块102。
高速并口模块101、以及网络底层模块102均与主控模块100连接。
其中，主控模块100包括高速UDP数据填充单元1002、NIOS软核1004、数据分配单元1001、以及数据选择单元1003。
高速UDP数据填充单元1002、数据分配单元1001、以及数据选择单元1003均与NIOS软核1004连接。
其中，NIOS软核1004在具体应用时，设置有预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息。
高速并口模块101将外接设备的数据传输到数据分配单元1001。
具体实施时，高速并口模块101将外接设备发送的数据传输到数据分配单元1001。该高速并口模块101为高速并行接口。其中，该外接设备，可以为测试机，该测试机可以用来对模型进行数据测试，测试得到的数据通过高速并口模块101传输到数据分配单元1001。
数据分配单元1001接收到数据后，向NIOS软核1004和/或高速UDP数据填充单元1002输入数据。
具体实施时，高速并口模块101接收到外接设备的数据后，外接设备的数据通过高速并口模块101传输到数据分配单元1001。其中，数据分配单元1001用于根据NIOS软核1004的设置将数据发送到NIOS软核1004和/或高速UDP数据填充单元1002。可以清楚的是，该设置根据具体的测试数据需求，将所述测试数据分配到NIOS软核1004和/或高速UDP数据填充单元1002中。如，将高速并口数据发送到高速UDP数据填充单元1002。
具体的，请参阅图3，为本发明实施例所述提供的以太网转换器高速并口时序图，数据时钟下降沿有效，最高频率1GHz，最高数据速率为800MByte/s。
请参阅图4，为本发明实施例所述提供的以太网转换器的串口时序图。其中，MAK(Mark)：空闲状态，可以没有。STA(Start)：起始位，一个数据位宽度；D0～D7：数据位最低位至最高位；CHK(Check)：校验位，1个数据宽度，可以为无校验、奇偶检验。STP(Stop)：停止位，1个～2个数据位宽度。本实施例的设置为：数据格式为1个起始位、8个数据位、无校验位、1个停止位。可选的，本实施例的波特率有10种可供选择——1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps、230400bps、460800bps。
NIOS软核1004接收到数据后，向数据选择单元1003输出格式转换后的TCP和/或UDP数据。
具体实施时，NIOS软核1004根据预设的网络层的IP协议和传输层的TCP和/或UDP转化规则，将发送到NIOS软核1004的数据转化为TCP和/或UDP数据，TCP和/或UDP数据通过数据选择单元1003传输到网络底层模块102。
高速UDP数据填充单元1002接收到数据后，向数据选择单元1003输出格式转换后的UDP数据，UDP数据通过数据选择单元1003传输到网络底层模块102。
具体实施时，高速UDP数据填充单元1002根据NIOS软核1004发送的IP和UDP配置信息，将发送到高速UDP数据填充单元1002的数据转化为UDP数据。
数据选择单元1003接收到数据后，根据NIOS软核1004的设置，向底层模块输出格式转换后的TCP和/或UDP数据。
网络底层模块102将TCP和/或UDP数据传输到以太网。
可选的，还包括：与NIOS软核1004连接的配置接口模块104。
具体实施时，配置接口模块104与NIOS软核1004连接，配置接口模块104用于响应用户对预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息的修改，更改NIOS软核1004内设置的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息。其中，配置接口模块104数据格式设定为1个起始位、8个数据位、无校验位、1个停止位，波特率为9600bps，通过配置接口模块104可以配置NIOS软核1004内设置的网络层的IP协议和传输层的TCP和/或UDP转化规则。如，配置工作模式(TcpServer、TcpClient、UdpServer、UdpClient)、IP地址和端口号(不同数据源使用不同的端口号)、MAC地址、串口波特率等等。
可选的，还包括：与NIOS软核1004连接的串口模块103，该串口模块103包括至少一个串口1031。
具体实施时，串口模块103与NIOS软核1004连接，串口模块103将外接设备的数据传输到NIOS软核1004。该串口模块103主要适用于接收外接设备的串口数据，以便于将该串口数据传输到NIOS软核1004，增加以太网转换器的具体适配场景，提升以太网转换器的适配性。
可选的，串口1031为两个。
具体使用时，根据具体需要可增加或减少串口模块103的串口1031的数量。如，串口1031设置为两个。
可选的，网络底层模块102包括MAC芯片1021和与MAC芯片1021连接的PHY芯片1022。
可选的，主控模块100为现场可编程门阵列FPGA。
具体实施时，采用FPGA作为主控模块100，内嵌NIOS软核1004实现网络层的IP协议和传输层的TCP、UDP。
可选的，FPGA的型号为CycloneⅣ系列中的EP4CE40F23I7。
请参阅图5，为本发明第三实施提供的一种数据转换方法的流程图。本实施例中，所述方法应用于实施例一及实施例二所提供的以太网转换器，所述方法包括如下步骤：
步骤S101，高速并口模块将外接设备发送的数据传输到主控模块。
具体实施时，高速并口模块101将外接设备发送的数据传输到主控模块100。该高速并口模块101为高速并行接口。其中，该外接设备，可以为测试机，该测试机可以用来对模型进行数据测试，测试得到的数据通过高速并口模块101传输到主控模块100。
步骤S102，主控模块接收到所述数据后，根据预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息对所述数据进行处理后，向网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据。
具体实施时，主控模块100内设置有预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息，主控模块100接收到高速并口模块101发送的数据，通过预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息转化为TCP和/或UDP数据，并将所述TCP和/或UDP数据发送到网络底层模块102。
步骤S103，网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
具体实施时，网络底层模块102接收到主控模块100发送的TCP和/或UDP数据后，将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
综上所述，本发明实施例所提供的以太网转换器及数据转换方法，涉及数据通信技术领域。包括：主控模块、高速并口模块、以及网络底层模块；所述高速并口模块、以及网络底层模块均与所述主控模块连接；所述高速并口模块将外接设备的数据传输到所述主控模块；所述主控模块接收到所述数据后，向所述网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。解决了现有技术中网络接口装置大多是基于单片机或数字信号处理DSP的，数据的传输带宽低、速度慢的技术问题。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以太网转换器，其特征在于，包括：主控模块、高速并口模块以及网络底层模块；
所述高速并口模块和网络底层模块均与所述主控模块连接；
所述高速并口模块将外接设备的数据传输到所述主控模块；
所述主控模块接收到所述数据后，向所述网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；
所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
2.根据权利要求1所述的以太网转换器，其特征在于，还包括：与所述主控模块连接的串口模块。
3.根据权利要求1所述的以太网转换器，其特征在于，还包括：与所述主控模块连接的配置接口模块。
4.根据权利要求1所述的以太网转换器，其特征在于，所述主控模块包括高速UDP数据填充单元、NIOS软核、数据分配单元、以及数据选择单元；
所述高速UDP数据填充单元、数据分配单元、以及数据选择单元均与所述NIOS软核连接；
所述高速并口模块将外接设备的数据传输到所述数据分配单元；
所述数据分配单元接收到所述数据后，向所述NIOS软核和/或所述高速UDP数据填充单元输入所述数据；
所述NIOS软核接收到所述数据后，向所述数据选择单元输出格式转换后的TCP和/或UDP数据；
所述高速UDP数据填充单元接收到所述数据后，向所述数据选择单元输出格式转换后的UDP数据；
所述数据选择单元接收到所述数据后，向所述底层模块输出格式转换后的TCP和/或UDP数据；
所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
5.根据权利要求4所述的以太网转换器，其特征在于，还包括：与所述NIOS软核连接的配置接口模块。
6.根据权利要求4所述的以太网转换器，其特征在于，还包括：与所述NIOS软核连接的串口模块，所述串口模块包括至少一个串口。
7.根据权利要求6所述的以太网转换器，其特征在于，所述串口为两个。
8.根据权利要求4所述的以太网转换器，其特征在于，所述网络底层模块包括MAC芯片和与所述MAC芯片连接的PHY芯片。
9.根据权利要求1所述的以太网转换器，其特征在于，所述主控模块为现场可编程门阵列FPGA。
10.一种数据转换方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任意一项所述的以太网转换器：
所述高速并口模块将外接设备发送的数据传输到所述主控模块；
所述主控模块接收到所述数据后，根据预设的网络层的IP协议配置信息和传输层的TCP和/或UDP配置信息对所述数据进行处理后，向所述网络底层模块输出格式转换后的传输控制协议TCP和/或用户数据报协议UDP数据；
所述网络底层模块将所述TCP和/或UDP数据传输到以太网。
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