CN109600457B - 一种多至一映射的phy-mac接口控制装置及方法 - Google Patents

一种多至一映射的phy-mac接口控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据通信技术领域，具体公开了一种多至一映射的PHY‑MAC接口控制装置及方法，包括：数据仲裁模块、软件配置虚拟模块和切换接口控制模块；数据仲裁模块，用于与多个PHY芯片对接，获取多个PHY芯片的包数信息，完成所述多个PHY芯片数据的收发；所述软件配置虚拟模块，用于给所述多个PHY芯片中每个PHY芯片配置不一样的虚拟IP地址和MAC地址，通过MAC接口与所述数据仲裁模块进行数据的收发，下发打开使能命令给切换接口控制模块和接收切换接口控制模块的回传信息；以及所述切换接口控制模块，用于根据所述软件配置虚拟模块下发的打开使能命令打开对应的PHY芯片的使能开关，本发明可以通过虚拟IP地址和MAC地址区分不同的PHY芯片，大大提高MAC接口的使用效率。

Description

一种多至一映射的PHY-MAC接口控制装置及方法
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种多至一映射的PHY-MAC接口控制装置及方法。
背景技术
在网络通信中，MAC接口与PHY芯片都是配合使用的，现今大部分情况下都是MAC接口集成在CPU（软核或硬核）之中，外设挂接PHY芯片。以FPGA的赛灵思芯片为例，一个ZYNQ芯片上只有两个硬核MAC接口，但是实际需求中可能需要超过两个PHY芯片与之对接，所以硬核MAC接口与PHY芯片一一对接是不能满足需求的。
针对这一情况，通常做法是在CPU中例化软核MAC接口或者考虑多用一个ZYNQ芯片，但软核MAC接口的处理性能较为受限且稳定性难以保证，而多用一个ZYNQ芯片的办法显然资源利用率太低，而且软件在两个ZYNQ芯片之间操作更加繁琐，对于后续的调试问题查看PHY芯片工作状态比较麻烦。
发明内容
本发明提供了一种多至一映射的PHY-MAC接口控制装置及方法，可以通过虚拟IP地址和MAC地址区分不同的PHY芯片，大大提高MAC接口的使用效率。
本发明提供的具体方案如下：
一种多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，包括：
数据仲裁模块、软件配置虚拟模块和切换接口控制模块；
所述数据仲裁模块，用于与多个PHY芯片对接，获取所述多个PHY芯片的包数信息，完成所述多个PHY芯片数据的收发；
所述软件配置虚拟模块，用于给所述多个PHY芯片中每个PHY芯片配置不一样的虚拟IP地址和MAC地址，通过MAC接口与所述数据仲裁模块进行数据的收发，下发打开使能命令给切换接口控制模块和接收切换接口控制模块的回传信息；以及
所述切换接口控制模块，用于根据所述软件配置虚拟模块下发的打开使能命令打开对应的PHY芯片的使能开关和回传信息给软件配置虚拟模块。
可选的，所述数据仲裁模块包括BUF模块和复用模块；
所述BUF模块，用于统计所述包数信息，将所述包数信息和与之对应的PHY芯片数据传送给复用模块，以及用于接收复用模块的回传信息；
所述复用模块，用于接收BUF模块传送过来的所述包数信息和与之对应的PHY芯片数据，将所述包数信息通过MAC接口传送给所述软件配置虚拟模块，以及用于接收软件配置虚拟模块的回传信息。
可选的，所述复用模块采取优先原则或轮询仲裁方式将所述包数信息通过MAC接口传送给所述软件配置虚拟模块。
可选的，所述BUF模块包括多个BUF单元；
所述多个BUF单元与所述多个PHY芯片一一对应。
可选的，所述PHY芯片的数量为三个，所述MAC接口的数量为一个。
本发明还提供了一种多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，包括：
与多个PHY芯片对接，获取所述多个PHY芯片的包数信息，通过MAC接口传送包数信息；
根据给所述多个PHY芯片配置的不一样的虚拟IP地址和MAC地址判断得到传送所述包数信息的所属PHY芯片，下发打开使能命令；
根据所述打开使能命令，打开对应的所属PHY芯片的使能开关。
可选的，所述与多个PHY芯片对接，获取所述多个PHY芯片的包数信息，通过MAC接口传送包数信息，具体包括：
与多个PHY芯片对接，统计所述包数信息，获得所述包数信息和与之对应的PHY芯片数据的对应关系；
通过MAC接口传送响应有PHY芯片数据的包数信息。
可选的，所述通过MAC接口传送响应有PHY芯片数据的包数信息，具体包括：
当响应有PHY芯片数据的包数信息只有一个时，将该包数信息通过MAC接口传送；
当响应有PHY芯片数据的包数信息有多个时，采取优先原则或轮询仲裁方式将包数信息通过MAC接口传送。
可选的，所述方法还包括：
确认所属PHY芯片的使能开关已经打开，下发带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息；
解析带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息，将数据信息传送给所属PHY芯片。
可选的，所述确认所属PHY芯片的使能开关已经打开，下发带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息，具体包括：
当下发带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息有多个时，采取优先原则或轮询仲裁方式下发。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的数据仲裁模块具有通用性，适用于各种数据仲裁的场合，通过配置不同的虚拟IP地址和MAC地址区分不同的PHY芯片，大大提高MAC接口的使用效率，且实现简单无需使用太多资源，降低了实现的复杂度和资源的占用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多至一映射的PHY-MAC接口控制装置的功能模块框图。
图2为本发明实施例提供的数据仲裁模块的内部框图。
图3为本发明实施例提供的多至一映射的PHY-MAC接口控制方法流程图。
图4为本发明实施例提供的另一多至一映射的PHY-MAC接口控制方法流程图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
除非另有定义，本文所使用的的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1，图中示出了本申请多至一映射的PHY-MAC接口控制装置的功能模块框图。
该多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，能够利用一个MAC接口来控制多个PHY芯片，包括数据仲裁模块、软件配置虚拟模块和切换接口控制模块。
具体的，数据仲裁模块，用于与多个PHY芯片对接，获取多个PHY芯片的包数信息，完成多个PHY芯片数据的收发，如，本实施例中需要使用的PHY芯片的数量共有3个，将数据仲裁模块与3个PHY芯片进行对接，获取3个PHY芯片的包数信息，在此，将3个PHY芯片分别命名为PHY芯片一、PHY芯片二和PHY芯片三，通过数据仲裁模块传递各PHY芯片需要输出的数据以及需要输入的数据，如，将PHY芯片输出的数据传递给软件配置虚拟模块，或是将软件配置虚拟模块下发的数据传递给PHY芯片。
软件配置虚拟模块，用于给3个PHY芯片中每个PHY芯片配置的虚拟IP地址和MAC地址，通过1个MAC接口与数据仲裁模块进行数据的收发，下发打开使能命令给切换接口控制模块和接收切换接口控制模块的回传信息，首先，给每个PHY芯片配置不一样的虚拟IP地址和MAC地址，如PHY芯片一的虚拟IP地址为192.168.111.1，PHY芯片二的虚拟IP地址为192.168.111.2 , PHY芯片三的虚拟IP地址为192.168.111.3，将3个PHY芯片的MAC地址配置也设置为不同的MAC地址，由数据仲裁模块传递过来的数据来区分不同的PHY芯片，依次对应分配的不同的虚拟IP地址和MAC地址，因此，通过软件配置虚拟模块给不同的虚拟IP地址和MAC地址给数据仲裁模块，数据仲裁模块可以依据虚拟IP地址和MAC地址的不同区分各个PHY芯片，从而进行PHY芯片数据的收发。
切换接口控制模块，用于根据软件配置虚拟模块下发的打开使能命令打开对应的PHY芯片的使能开关和回传信息给软件配置虚拟模块，切换接口控制模块与每个PHY芯片对接，每个PHY芯片都有对应的使能开关，只有当使能开关开启时，PHY芯片的收发数据才能被正常处理，当切换接口模块收到软件配置虚拟模块下发的打开使能命令时，才能打开对应的PHY芯片的使能开关，并将已经打开使能开关的信息反馈给软件配置虚拟模块。
本实施例提供的数据仲裁模块具有通用性，适用于各种数据仲裁的场合，通过配置不同的虚拟IP地址和MAC地址区分不同的PHY芯片，大大提高MAC接口的使用效率，且实现简单无需使用太多资源，降低了实现的复杂度和资源的占用率。
在一些实施例中，数据仲裁模块包括BUF模块和复用模块，如图2所示。
其中，BUF模块用于统计包数信息，将包数信息和与之对应的PHY芯片数据传送给复用模块，以及用于接收复用模块的回传信息，复用模块，用于接收BUF模块传送过来的包数信息和与之对应的PHY芯片数据，将包数信息通过MAC接口传送给软件配置虚拟模块，以及用于接收软件配置虚拟模块的回传信息，在BUF模块中，设置有多个BUF单元，分别与多个PHY芯片一一对应，如BUF单元一对应PHY芯片一、BUF单元二对应PHY芯片二、BUF单元三对应PHY芯片三等，以此类推，数据仲裁模块与多个PHY芯片对接实际上与多个PHY芯片对接的就是BUF模块中的各BUF单元，当复用模块接收到各个BUF单元传送来的包数信息和与之对应的PHY芯片数据时，当只有一个BUF单元响应有数据的时候，数据仲裁模块直接选出该BUF单元的数据，当多个BUF单元送出包数信息的时候，可以根据实际需求优先选出某个BUF单元的包数信息，或者采用轮询仲裁的方式，将包数信息通过MAC接口传送给软件配置虚拟模块，当软件配置虚拟模块下发可以接收数据的时候，从BUF单元中取出数据，并通过MAC接口传输数据，在复用模块收到来自软件配置虚拟模块的数据时，通过判断下发数据中的虚拟IP地址和虚拟MAC地址等信息，将数据传送给对应的BUF单元中，再通过BUF单元传送至对应的PHY芯片。
请参照图3，图中示出了本申请多至一映射的PHY-MAC接口控制方法流程图。
该多至一映射的PHY-MAC接口控制方法包括以下步骤：
101、与多个PHY芯片对接，获取多个PHY芯片的包数信息，通过MAC接口传送包数信息。
具体的，本实施例中的PHY芯片的数量为3个，分别为PHY芯片一、PHY芯片二和PHY芯片三，MAC接口的数量为1个，实现1个MAC接口控制3个PHY芯片的效果，通过数据仲裁模块传递各PHY芯片需要输出的数据以及需要输入的数据，如，将PHY芯片输出的数据传递给软件配置虚拟模块，或是将软件配置虚拟模块下发的数据传递给PHY芯片。
102、根据给多个PHY芯片配置的不一样的虚拟IP地址和MAC地址判断得到传送包数信息的所属PHY芯片，下发打开使能命令。
首先，给每个PHY芯片配置不一样的虚拟IP地址和MAC地址，如PHY芯片一的虚拟IP地址为192.168.111.1，PHY芯片二的虚拟IP地址为192.168.111.2 , PHY芯片三的虚拟IP地址为192.168.111.3，将3个PHY芯片的MAC地址配置也设置为不同的MAC地址，由数据仲裁模块传递过来的数据来区分不同的PHY芯片，依次对应分配的不同的虚拟IP地址和MAC地址，因此，通过软件配置虚拟模块给不同的虚拟IP地址和MAC地址给数据仲裁模块，数据仲裁模块可以依据虚拟IP地址和MAC地址的不同区分各个PHY芯片，从而进行PHY芯片数据的收发，在判断得到传送包数信息的所属PHY芯片后，软件配置虚拟模块将打开使能命令下发给切换接口控制模块。
103、根据所述打开使能命令，打开对应的所属PHY芯片的使能开关。
具体的，每个PHY芯片都有对应的使能开关，且每个PHY芯片分别对接切换接口控制模块，只有当使能开关开启时，PHY芯片的收发数据才能被正常处理，当切换接口模块收到软件配置虚拟模块下发的打开使能命令时，才能打开对应的PHY芯片的使能开关，并将已经打开使能开关的信息反馈给软件配置虚拟模块。
本实施例提供的数据仲裁模块具有通用性，适用于各种数据仲裁的场合，通过配置不同的虚拟IP地址和MAC地址区分不同的PHY芯片，大大提高MAC接口的使用效率，且实现简单无需使用太多资源，降低了实现的复杂度和资源的占用率。
在一些实施例中，步骤101、与多个PHY芯片对接，获取多个PHY芯片的包数信息，通过MAC接口传送包数信息，具体包括：
1011、与多个PHY芯片对接，统计包数信息，获得包数信息和与之对应的PHY芯片数据的对应关系。
在数据仲裁模块中设有多个BUF模块，在BUF模块中，设置有多个BUF单元，分别与多个PHY芯片一一对应，如BUF单元一对应PHY芯片一、BUF单元二对应PHY芯片二、BUF单元三对应PHY芯片三等，以此类推，数据仲裁模块与多个PHY芯片对接实际上与多个PHY芯片对接的就是BUF模块中的各BUF单元，BUF单元将包数信息和对应的PHY芯片数据传送给数据仲裁模块的复用模块。
1012、通过MAC接口传送响应有PHY芯片数据的包数信息。
当复用模块接收到各个BUF单元传送来的包数信息和与之对应的PHY芯片数据时，当只有一个BUF单元响应有数据的时候，数据仲裁模块直接选出该BUF单元的数据，当多个BUF单元送出包数信息的时候，可以根据实际需求优先选出某个BUF单元的包数信息，或者采用轮询仲裁的方式，将包数信息通过MAC接口传送给软件配置虚拟模块，当软件配置虚拟模块下发可以接收数据的时候，从BUF单元中取出数据，并通过MAC接口传输数据。
在一些实施例中， 如图4所示，多至一映射的PHY-MAC接口控制方法还包括：
104、确认所属PHY芯片的使能开关已经打开，下发带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息。
当软件配置虚拟模块收到切换接口控制模块反馈的使能开关已经打开的信息后，下发数据和对应PHY芯片的虚拟IP地址和MAV地址等信息给数据仲裁模块，当下发带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息有多个时，采取优先原则或轮询仲裁方式下发。
105、解析带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息，将数据信息传送给所属PHY芯片。
当数据仲裁模块的复用模块收到来自软件配置虚拟模块的数据时，通过判断下发数据中的虚拟IP地址和虚拟MAC地址等信息，将数据传送给对应的BUF单元中，再通过BUF单元传送至对应的PHY芯片。
为使得更好的该基于多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，下面用实际例子来例子来举例说明：本实施例中包括3个PHY芯片，1个MAC接口，3个PHY芯片分别命名为PHY芯片一、PHY芯片二和PHY芯片三，对应的数据仲裁模块中的BUF模块分别为BUF单元一、BUF单元二和BUF单元三，采取轮询仲裁方式，软件配置虚拟模块配置的虚拟地址分别为192.168.111.1 、192.168.111.2和 192.168.111.3，MAC地址配置为不同的MAC地址，切换接口控制模块连接的3个PHY芯片使能分别为EN1,EN2,EN3，当EN为1时，使能有效。
以下分为软件配置虚拟模块收发数据具体举例，当软件配置虚拟模块发送数据给PHY芯片一，软件配置虚拟模块下发PHY芯片一打开使能命令给切换接口控制模块，切换接口控制模块将对应的PHY芯片一使能EN1置为1，使 PHY芯片一处于工作状态，同时告知软件配置虚拟模块，PHY芯片一使能已经打开；当软件配置虚拟模块收到PHY芯片一使能打开信号后下发带有虚拟IP地址和MAC地址的数据信息给数据仲裁模块，数据仲裁模块的复用模块解析信息中的虚拟IP地址和MAC地址后，将数据传递给对应的BUF单元一中；BUF单元一将数据传送给对应的PHY芯片一中。
当软件配置虚拟模块同时下发数据分别给PHY芯片一、PHY芯片二和PHY芯片三时，由于优先级为轮询仲裁的方式，因此处理完PHY芯片一后是PHY芯片二，最后是PHY芯片三，步骤与上面相同。当PHY芯片一发送数据给软件配置虚拟模块时，PHY芯片一将要发送的数据缓存在数据仲裁模块的BUF单元一中，BUF单元一判断有数据到后，将数据到达的信息传递给复用模块，由于采取的是轮询仲裁方式，当判断到有PHY芯片一有数据后，复用模块将打开PHY芯片一使能请求通过MAC接口传输给软件配置虚拟模块，并告知软件配置虚拟模块这些数据是来自虚拟IP地址为192.168.111.1以及MAC地址的PHY芯片一；软件配置虚拟模块收到请求消息后，下发打开PHY芯片一使能命令给切换接口控制模块，切换接口控制模块收到来自软件配置模块的命令后，打开PHY芯片一的使能，同时告知软件配置虚拟模块使能已经打开；软件配置虚拟模块收到切换接口控制模块的使能已经打开的信息后，下发接收数据信息给复用模块，准备接收PHY芯片一数据；数据仲裁模块收到软件下发的发送数据信息，从BUF单元一中取出数据通过MAC接口传送给软件配置虚拟模块。
当PHY芯片一和PHY芯片三同时要发送数据时，由于仲裁优先级采用的是轮询仲裁，所以当判断PHY芯片一有数据时，先优先处理PHY芯片一数据，然后询问PHY芯片二有无数据，最后处理PHY芯片三数据。
本发明实现一个MAC接口对接多个PHY芯片，可以通过不同的虚拟IP地址和MAC地址区分不同的PHY芯片，大大提高MAC接口的使用效率，且实现简单无需使用太多资源，降低了实现的复杂度和资源的占用率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，其特征在于，包括：
数据仲裁模块、软件配置虚拟模块和切换接口控制模块；
所述数据仲裁模块，用于与多个PHY芯片对接，获取所述多个PHY芯片的包数信息，完成所述多个PHY芯片数据的收发；
所述软件配置虚拟模块，用于给所述多个PHY芯片中每个PHY芯片配置不一样的虚拟IP地址和虚拟MAC地址，通过MAC接口与所述数据仲裁模块进行数据的收发，下发打开使能命令给切换接口控制模块和接收切换接口控制模块的回传信息；以及
所述切换接口控制模块，用于根据所述软件配置虚拟模块下发的打开使能命令打开对应的PHY芯片的使能开关和回传信息给软件配置虚拟模块。
2.根据权利要求1所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，其特征在于：
所述数据仲裁模块包括BUF模块和复用模块；
所述BUF模块，用于统计所述包数信息，将所述包数信息和与之对应的PHY芯片数据传送给复用模块，以及用于接收复用模块的回传信息；
所述复用模块，用于接收BUF模块传送过来的所述包数信息和与之对应的PHY芯片数据，将所述包数信息通过MAC接口传送给所述软件配置虚拟模块，以及用于接收软件配置虚拟模块的回传信息。
3.根据权利要求2所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，其特征在于：
所述复用模块采取优先原则或轮询仲裁方式将所述包数信息通过MAC接口传送给所述软件配置虚拟模块。
4.根据权利要求2所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，其特征在于：
所述BUF模块包括多个BUF单元；
所述多个BUF单元与所述多个PHY芯片一一对应。
5.根据权利要求1所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，其特征在于：
所述PHY芯片的数量为三个，所述MAC接口的数量为一个。
6.一种多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制装置，其特征在于，包括：
与多个PHY芯片对接，获取所述多个PHY芯片的包数信息，通过MAC接口传送包数信息；根据给所述多个PHY芯片配置的不一样的虚拟IP地址和虚拟MAC地址判断得到传送所述包数信息的所属PHY芯片，下发打开使能命令；
根据所述打开使能命令，打开对应的所属PHY芯片的使能开关。
7.根据权利要求6所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，其特征在于，所述与多个PHY芯片对接，获取所述多个PHY芯片的包数信息，通过MAC接口传送包数信息，具体包括：
与多个PHY芯片对接，统计所述包数信息，获得所述包数信息和与之对应的PHY芯片数据的对应关系；
通过MAC接口传送响应有PHY芯片数据的包数信息。
8.根据权利要求7所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，其特征在于，所述通过MAC接口传送响应有PHY芯片数据的包数信息，具体包括：
当响应有PHY芯片数据的包数信息只有一个时，将该包数信息通过MAC接口传送；
当响应有PHY芯片数据的包数信息有多个时，采取优先原则或轮询仲裁方式将包数信息通过MAC接口传送。
9.根据权利要求6所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
确认所属PHY芯片的使能开关已经打开，下发带有虚拟IP地址和虚拟MAC地址的数据信息；
解析带有虚拟IP地址和虚拟MAC地址的数据信息，将数据信息传送给所属PHY芯片。
10.根据权利要求9所述的多至一映射的PHY-MAC接口控制方法，其特征在于，所述确认所属PHY芯片的使能开关已经打开，下发带有虚拟IP地址和虚拟MAC地址的数据信息，具体包括：
当下发带有虚拟IP地址和虚拟MAC地址的数据信息有多个时，采取优先原则或轮询仲裁方式下发。
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