CN110224948A - 一种基于fpga的多协议通信数据交换装置及方法 - Google Patents

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姜凯
于治楼
王帅
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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的多协议通信数据交换装置及方法，属于接口通信技术领域。本发明的基于FPGA的多协议通信数据交换装置包括FPGA，FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，传输控制列表配置逻辑模块与传输控制列表模块相连接，传输控制列表模块与多协议帧解析/转发逻辑模块相通信。该发明的基于FPGA的多协议通信数据交换装置能够节省硬件资源，简化应用难度，能够实现多协议数据多模式的转发，并且实现简单，具有很好的推广应用价值。

Description

一种基于FPGA的多协议通信数据交换装置及方法
技术领域
本发明涉及接口通信技术领域，具体提供一种基于FPGA的多协议通信数据交换装置及方法。
背景技术
多协议转发在数字通信系统中应用非常广泛，但是大多数系统中的接口类型单一。在多个协议模块之间需要相互通信的系统中，传统的方式，需要CPU通过协议栈针对各个协议进行转换，这无疑增加了硬件资源和调试难度。
FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA作为一种可编程的数字器件，在多协议接口扩展方面应用非常广泛。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种能够节省硬件资源，简化应用难度，能够实现多协议数据多模式的转发，并且实现简单的基于FPGA的多协议通信数据交换装置。
本发明进一步的技术任务是提供一种基于FPGA的多协议通信数据交换方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于FPGA的多协议通信数据交换装置，包括FPGA，FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，传输控制列表配置逻辑模块与传输控制列表模块相连接，传输控制列表模块与多协议帧解析/转发逻辑模块相通信，多协议帧解析/转发逻辑模块与若干接收/发送缓存模块分别连接，传输控制列表模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块分别与交换控制模块相通信，若干接收/发送缓存模块分别连接接口。
若干接收/发送缓存模块分别连接的接口包括I2C接口、SPI接口、Uart接口、MDIO接口等。
该基于FPGA的多协议通信数据交换装置能够实现基于FPGA的多协议通信数据交换方法，该基于FPGA的多协议通信数据交换方法中FPGA内实现交换控制逻辑、多协议帧解析/转发逻辑、接收/发送缓存、传输控制列表和传输控制列表配置逻辑，其中多协议帧解析/转发逻辑根据接收缓存的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表，查找发送缓存的通路号，并将数据转发；在查询传输控制列表时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整；传输控制列表配置逻辑对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表。
作为优选，所述传输控制列表配置逻辑模块对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表模块。
作为优选，所述多协议帧解析/转发逻辑模块根据接收缓存模块的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表模块，查找发送缓存模块的通路号，并将数据转发。
作为优选，查询传输控制列表模块时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整。
作为优选，查询传输控制列表模块后，为多端口同协议数据转发，则依据轮询缓存的顺序进行数据转发。
作为优选，查询传输控制列表模块后，为多端口多协议数据转发，则不同协议缓存数据可并行转发。
一种基于FPGA的多协议通信数据交换方法，该方法中，FPGA内实现交换控制逻辑、多协议帧解析/转发逻辑、接收/发送缓存、传输控制列表和传输控制列表配置逻辑，其中多协议帧解析/转发逻辑根据接收缓存的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表，查找发送缓存的通路号，并将数据转发；在查询传输控制列表时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整；传输控制列表配置逻辑对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表。
该基于FPGA的多协议通信数据交换方法通过基于FPGA的多协议通信数据交换装置实现。基于FPGA的多协议通信数据交换装置，包括FPGA，FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，传输控制列表配置逻辑模块与传输控制列表模块相连接，传输控制列表模块与多协议帧解析/转发逻辑模块相通信，多协议帧解析/转发逻辑模块与若干接收/发送缓存模块分别连接，传输控制列表模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块分别与交换控制模块相通信，若干接收/发送缓存模块分别连接接口。
作为优选，若查询传输控制列表后，为多端口同协议数据转发，则依据轮询缓存的顺序进行数据转发。
作为优选，若查询传输控制列表后，为多端口多协议数据转发，则不同协议缓存数据可并行转发。
与现有技术相比，本发明的基于FPGA的多协议通信数据交换方法具有以下突出的有益效果：所述基于FPGA的多协议通信数据交换方法基于FPGA，其中FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，能够节省硬件资源，简化应用难度，能够实现多协议数据多模式的转发，并且实现简单，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明所述基于FPGA的多协议通信数据交换方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的基于FPGA的多协议通信数据交换装置及方法作进一步详细说明。
实施例
本发明的基于FPGA的多协议通信数据交换装置，包括FPGA，FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，传输控制列表配置逻辑模块与传输控制列表模块相连接，传输控制列表模块与多协议帧解析/转发逻辑模块相通信，多协议帧解析/转发逻辑模块与若干接收/发送缓存模块分别连接，传输控制列表模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块分别与交换控制模块相通信，若干接收/发送缓存模块分别连接接口。
其中，传输控制列表配置逻辑模块对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表模块。
多协议帧解析/转发逻辑模块根据接收缓存模块的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表模块，查找发送缓存模块的通路号，并将数据转发。
查询传输控制列表模块时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整。
查询传输控制列表模块后，为多端口同协议数据转发，则依据轮询缓存的顺序进行数据转发。
查询传输控制列表模块后，为多端口多协议数据转发，则不同协议缓存数据可并行转发。
该基于FPGA的多协议通信数据交换装置能够实现基于FPGA的多协议通信数据交换方法，该基于FPGA的多协议通信数据交换方法中FPGA内实现交换控制逻辑、多协议帧解析/转发逻辑、接收/发送缓存、传输控制列表和传输控制列表配置逻辑，其中多协议帧解析/转发逻辑根据接收缓存的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表，查找发送缓存的通路号，并将数据转发；在查询传输控制列表时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整；传输控制列表配置逻辑对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表。
本发明的基于FPGA的多协议通信数据交换方法，FPGA内实现交换控制逻辑、多协议帧解析/转发逻辑、接收/发送缓存、传输控制列表和传输控制列表配置逻辑，其中多协议帧解析/转发逻辑根据接收缓存的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表，查找发送缓存的通路号，并将数据转发；在查询传输控制列表时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整；传输控制列表配置逻辑对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表。若查询传输控制列表后，为多端口同协议数据转发，则依据轮询缓存的顺序进行数据转发。若查询传输控制列表后，为多端口多协议数据转发，则不同协议缓存数据可并行转发。
该基于FPGA的多协议通信数据交换方法通过基于FPGA的多协议通信数据交换装置实现。基于FPGA的多协议通信数据交换装置，包括FPGA，FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，传输控制列表配置逻辑模块与传输控制列表模块相连接，传输控制列表模块与多协议帧解析/转发逻辑模块相通信，多协议帧解析/转发逻辑模块与若干接收/发送缓存模块分别连接，传输控制列表模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块分别与交换控制模块相通信，若干接收/发送缓存模块分别连接接口。
该基于FPGA的多协议通信数据交换方法具体流程如图1所示：检测逻辑发现设备接入后，会将通路的发送和接收缓存加入轮询列表，同时开始接收或发送数据；接收到数据时，首先通过检测逻辑进行帧校验，判定接收数据无误时，将数据写入接收缓存队列，同时，数据转发逻辑轮询到一路接收缓存队列有数据时，就将查询传输控制列表，查找被允许的发送缓存号，并依据访问控制列表将数据进行对应地址和协议的转换，将数据写入对应编号的发送缓存中。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于FPGA的多协议通信数据交换装置，其特征在于：包括FPGA，FPGA内设置有交换控制逻辑模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块、传输控制列表模块和传输控制列表配置逻辑模块，传输控制列表配置逻辑模块与传输控制列表模块相连接，传输控制列表模块与多协议帧解析/转发逻辑模块相通信，多协议帧解析/转发逻辑模块与若干接收/发送缓存模块分别连接，传输控制列表模块、多协议帧解析/转发逻辑模块、若干接收/发送缓存模块分别与交换控制模块相通信，若干接收/发送缓存模块分别连接接口。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的多协议通信数据交换装置，其特征在于：所述传输控制列表配置逻辑模块对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表模块。
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的多协议通信数据交换装置，其特征在于：所述多协议帧解析/转发逻辑模块根据接收缓存模块的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表模块，查找发送缓存模块的通路号，并将数据转发。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的多协议通信数据交换装置，其特征在于：查询传输控制列表模块时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整。
5.根据权利要求4所述的基于FPGA的多协议通信数据交换装置，其特征在于：查询传输控制列表模块后，为多端口同协议数据转发，则依据轮询缓存的顺序进行数据转发。
6.根据权利要求5所述的基于FPGA的多协议通信数据交换装置，其特征在于：查询传输控制列表模块后，为多端口多协议数据转发，则不同协议缓存数据可并行转发。
7.一种基于FPGA的多协议通信数据交换方法，其特征在于：该方法中，FPGA内实现交换控制逻辑、多协议帧解析/转发逻辑、接收/发送缓存、传输控制列表和传输控制列表配置逻辑，其中多协议帧解析/转发逻辑根据接收缓存的通路号，将数据进行打标签处理，同时查询传输控制列表，查找发送缓存的通路号，并将数据转发；在查询传输控制列表时，根据需传输通路号的协议要求，进行地址、数据格式调整；传输控制列表配置逻辑对外提供软件配置接口，并将CPU端发送的数据存放为传输控制列表。
8.根据权利要求7所述的基于FPGA的多协议通信数据交换方法，其特征在于：若查询列表后，为多端口同协议数据转发，则依据轮询缓存的顺序进行数据转发。
9.根据权利要求8所述的基于FPGA的多协议通信数据交换方法，其特征在于：若查询列表后，为多端口多协议数据转发，则不同协议缓存数据可并行转发。
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