CN110430099A - 一种以太网信号线速采集监控和分析的方法 - Google Patents

一种以太网信号线速采集监控和分析的方法 Download PDF

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CN110430099A
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熊伟
钱小涛
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/12—Network monitoring probes

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Abstract

本发明属于以太网通信技术领域，公开了一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，包括：在MAC与PHY之间的MII总线上直接挂接现场可编程门阵列，现场可编程门阵列连接CPU，所述CPU具有其以太网端口、Consol口和存储单元。本发明实现了有效提高对以太网设备诊断的能力，降低维护成本。

Description

一种以太网信号线速采集监控和分析的方法
技术领域
本发明属于以太网通信技术领域，尤其涉及一种以太网信号线速采集监控和分析的方法。
背景技术
以太网设备广泛应用于工业现场，设备工作现场环境往往比较复杂和严苛，一旦设备出现故障，现场技术人员很难进行有效分析和准确判断，会造成极高的维护成本。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，能够有效提高对以太网设备诊断的能力，降低维护成本。
本发明实施例是这样实现的：
一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，包括：
在MAC与PHY之间的MII总线上直接挂接现场可编程门阵列，现场可编程门阵列连接CPU，现场可编程门阵列具有以太网MAC功能MII接口及与CPU通信的接口，所述CPU具有其以太网端口、Consol口和存储单元；
现场可编程门阵列对MII总线上传输的数据包进行读取和监控，输送给所述CPU进行分析，实现以太网信号的线速采集、监控和分析，通过所述存储单元存储所述数据包、监控及分析结果；
CPU通过其以太网端口和Consol口对外提供所述数据包、监控及分析结果。
其中，所述MII总线可以是RMII总线、RGMII总线、SGMII总线或QSGMII总线。
其中，所述存储单元为RAM内存条、Flash、普通机械硬盘或固态硬盘。
本发明实施例在嵌入网络设备内部，通过MAC和PHY之间的接口，即在MAC与PHY之间的接口上挂接FPGA和CPU的组合，实现以太网信号的线速采集和监控及分析，同时对外提供网络接口和串口供现场技术人员对设备故障进行查看和判断。本发明可有效提高对设备诊断的能力，降低维护成本。
附图说明
图1是本发明以太网信号线速采集监控和分析的方法的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
如图1所示，一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，包括：
在MAC与PHY之间的MII总线上直接挂接现场可编程门阵列，现场可编程门阵列连接CPU，现场可编程门阵列具有以太网MAC功能MII接口及与CPU通信的接口，所述CPU具有其以太网端口、Consol口和存储单元；
关于现场可编程门阵列，按照功能逻辑分析，是要实现两种功能接口
1)连接到被采集设备MAC和PHY之间的总线上，可以通过编程现场可编程门阵列来实现MAC功能接口的MII总线。
2)连接到外部采集CPU接口上，现场可编程门阵列此时的功能是将采集到的数据通过此接口传送给CPU。现场可编程门阵列和CPU间的通信接口可以通过串口、MII接口、SPI接口、USB接口等来实现。根据实际选用CPU的功能接口来编程现场可编程门阵列，使CPU和现场可编程门阵列能正常通信。
现场可编程门阵列对MII总线上传输的数据包进行读取和监控，输送给所述CPU进行分析，实现以太网信号的线速采集、监控和分析，通过所述存储单元存储所述数据包、监控及分析结果；
CPU通过其以太网端口和Consol口对外提供所述数据包、监控及分析结果。
图中，PHY通过P0至Pn与Ethernet Ports以太网端口连接。
如图1所示，被采集的MAC发往PHY的数据，也会到达现场可编程门阵列的以太网MAC功能MII接口总线上，现场可编程门阵列监测到MII总线上有数据时，就可以获取到被采集设备的MAC发往PHY的数据，然后将采集到的数据通过连接到CPU接口总线传达到CPU。同样地，被采集的设备MAC接收到从PHY层的数据时，从PHY层的过来的数据也会到达现场可编程门阵列的以太网MAC功能MII接口总线上，现场可编程门阵列监测到MII总线上有数据时，就可以获取到被采集设备的MAC接收到PHY的数据，然后将采集到的数据通过连接到CPU接口总线传达到CPU。
本发明采用的实现方式如图1所示：
(1)MAC层与PHY层通过MII接口通讯，MII总线上挂接FPGA以及CPU，FPGA和CPU的组合对数据包进行读取、分析，在不影响以太网端口之间数据存储转发的前提下线速采集、监控、分析和存储以太网数据包。
(2)CPU挂接存储单元，实现对网络数据包的处理和存储。
(3)CPU对外提供以太网端口和Consol口，FPGA和CPU的组合对以太网信号进行采集、监控和分析，方便现场技术人员通过PC对故障和查看和判断。
(4)以太网端口之间通过MAC进行着以太网数据包的存储转发，这些以太网数据包全部线速地被FPGA单元采集和读取，存储单元对这些数据包进行存储。
本发明是在MAC层与PHY层之间的接口上挂接FP6A和CPU的组合，FPGA和CPU的组合对以太网数据包进行读取和处理，实现以太网信号的线速采集，监控和分析；本发明中实现以太网数据包线速采集，监控和分析的同时不影响以太网端口之间的数据存储转发和不占用以太网资源；所述MAC与PHY之间的接口可以是MII总线，还可以是RMII总线，RGMII总线，SGMII总线，QSGMII总线等，但不限于以上几种总线；FPGA将采集到的以太网信号通过存储单元存储，存储单元可以为RAM内存条，还可以是Flash，普通机械硬盘或固态硬盘。
本发明中的专业术语说明：
MAC：Media Access Control即媒体访问控制；
PHY：Port Physical Layer即端口物理层；
MII：Media Independent Interface即媒体独立接口；
FPGA：Field Programmable Gate Array即现场可编程门阵列；
GMII(Gigabit MII)：GMII是8bit并行同步收发接口，采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100Mbps工作方式；
RGMII简化的GMII接口称为RGMII，GMII和RGMII均采用8位数据接口，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps；
RMII：Reduced Media Independant Interface简化媒体独立接口，是标准的以太网接口之一，比MII有更少的I/0传输；
SGMII--Serial Gigabit Media Independent Interface，SGMII是PHY与MAC之间的接口，类似与GMII和RGMII，只不过GMII和RGMII都是并行的，而且需要随路时钟，PCB布线相对麻烦，而且不适应背板应用，而SGMII是串行的，不需要提供另外的时钟，MAC和PHY都需要CDR去恢复时钟。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，其特征在于，包括：
在MAC与PHY之间的MII总线上直接挂接现场可编程门阵列，现场可编程门阵列连接CPU，现场可编程门阵列具有以太网MAC功能MII接口及与CPU通信的接口，所述CPU具有其以太网端口、Consol口和存储单元；
现场可编程门阵列对MII总线上传输的数据包进行读取和监控，输送给所述CPU进行分析，实现以太网信号的线速采集、监控和分析，通过所述存储单元存储所述数据包、监控及分析结果；
CPU通过其以太网端口和Consol口对外提供所述数据包、监控及分析结果。
2.根据权利要求1所述的一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，其特征在于：所述MII总线可以是RMII总线、RGMII总线、SGMII总线或QSGMII总线。
3.根据权利要求1所述的一种以太网信号线速采集监控和分析的方法，其特征在于：所述存储单元为RAM内存条、Flash、普通机械硬盘或固态硬盘。
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