CN110493147B - 一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法，属于以太网通信领域。本发明的一种并行冗余以太网通信控制器，采用纯硬件方式实现以太网的并行冗余，对上层软件透明，减轻软件负担，提高系统性能；本发明引入并行冗余检测标识，冗余端口发送时添加标识，接收时剔除标识，实现标准以太网与并行冗余以太网的互连；采用基于查找表的单窗口动态滑动冗余管理方法，对重复帧进行管理，能够有效解决网络堵塞情况下，冗余端口接收数据不同步问题；采用自定义调试串口通信协议，对控制器内部寄存器进行访问，便于上层软件进行网络管理；通过该控制器可以构建两个相互独立且并行工作的对等网络，实现双网冗余的热备份，达到零切换时间。

Description

一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法

技术领域

本发明属于以太网通信领域，涉及一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法。

背景技术

目前使用的冗余以太网大多采用冷备份方式，出现故障时，由上层软件实现切换，切换延迟长，容易造成数据帧丢失，可靠性不高。

中国发明专利CN109005088，介绍了接收时重复报文的检测方法；中国发明专利CN107257301，一种并行冗余网络中重复报文和故障的检测方法和装置阐述了并行冗余网络重复报文和故障的检测；中国发明专利CN106936529，一种用于并行冗余协议网络中的时钟输出控制方法和系统介绍了并行冗余网络中两个以太网接口的时钟输出控制方法；中国发明专利CN104283658，一种基于PRP并行冗余保护装置的双网冗余实现方法所阐述的保护装置包含整个网络系统，仅提出了在数据链路层实现双网冗余和冗余处理方式。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种并行冗余以太网通信控制器，包括单端口模块、冗余端口、PRP监控帧控制模块、PRP协议控制模块、冗余管理模块、调试控制模块、串口控制器模块、寄存器模块和PHY管理模块；

串口控制器模块，用于完成控制器与外部串口的数据通信；

调试控制模块，用于初始化串口控制器模块并实现与串口控制器模块的数据交互；

寄存器模块，用于响应调试控制模块对寄存器的写操作，输出控制及配置信息给控制器，以及响应调试控制模块对寄存器模块的读操作，返回控制器内部状态给调试控制模块；

单端口模块，用于管理单端口的网络接口和传输数据；

PRP监控帧控制模块，用于根据PRP监控帧周期和PRP监控帧格式进行组帧，以及对冗余端口发送FIFO进行写控制和互斥访问控制；

PRP协议控制模块，用于单端口接收FIFO的读控制、冗余端口发送FIFO写控制和互斥访问控制，将单端口接收FIFO读出的数据增加并行冗余检测标识后，写入冗余端口发送FIFO；并用于冗余端口接收FIFO读控制和单端口发送FIFO写控制，将冗余端口接收FIFO读出的数据剔除并行冗余检测标识后，写入发送FIFO模块；

冗余管理模块，用于对冗余端口接收到的数据帧进行冗余管理，根据源MAC地址和帧序列号，执行丢弃算法，产生数据帧的接收或丢弃标识给冗余端口；

冗余端口，用于完成对冗余网络接口的管理以及数据传输；

PHY管理模块，用于通过MDIO接口对外部PHY芯片进行配置管理。

进一步的，单端口模块包括单端口MAC控制模块、单端口发送控制模块、发送FIFO模块、单端口管理模块、单端口接收控制模块和单端口接收FIFO；

单端口MAC控制模块，用于将发送FIFO模块读出的数据打包成以太网帧发送出去，以及对接收到的帧进行解析，将源MAC地址及有效标识传递给PRP监控帧控制模块，将帧接收标识传递给PRP协议控制模块，将数据写入单端口接收FIFO；

单端口发送控制模块，用于实现MAC控制模块发送接口的访问控制和发送FIFO的读控制；

发送FIFO模块，用于存储需要单端口模块发送的数据；

单端口接收控制模块，用于实现单端口MAC控制模块接收接口的访问控制和接收FIFO的写控制；

单端口接收FIFO，用于存储从单端口模块接收到的数据；

单端口管理模块，用于返回单端口的数据传输状态以及端口管理。

进一步的，冗余端口包括冗余端口MAC控制模块、冗余端口发送控制模块、冗余端口发送FIFO、冗余端口发送FIFO写选择模块、冗余端口管理模块、冗余端口接收控制模块、冗余端口接收FIFO和丢弃控制模块；

冗余端口MAC控制模块，用于实现MAC层的数据组帧和帧解析功能，发送解析结果给PRP监控帧控制模块和PRP协议控制模块，并将数据写入接收FIFO；

冗余端口发送控制模块，用于实现MAC控制模块发送接口的访问控制和发送FIFO的写控制；

冗余端口发送FIFO模块，用于存储待冗余端口发送的数据；

发送FIFO写选择模块，用于选择冗余端口发送FIFO的写控制接口；

冗余端口接收控制模块，用于实现MAC控制模块接收接口的访问控制、接收FIFO的写控制，并发送数据帧的源MAC地址以及帧序列号给冗余管理模块；

冗余端口接收FIFO，用于存储冗余端口接收到的数据；

丢弃控制模块，用于读取冗余管理结果，清除控制待丢弃数据的接收FIFO，发送待接收的数据的接收标识给PRP协议控制模块；

冗余端口管理模块，用于返回冗余端口的数据传输状态及端口管理。

一种基于上述并行冗余以太网通信控制器的控制方法，包括以下操作：

调试控制模块对串口控制器模块进行初始化；

串口控制器模块接收到外部串口发送的数据后，存入内部接收缓存；

调试控制模块从串口控制器模块的接收缓存中读出数据并进行解析，产生访问寄存器模块的接口时序；

寄存器模块根据调试控制模块的操作类型，对内部寄存器进行读写访问，写操作时，对控制器进行配置及控制；读操作时，返回控制器的内部状态给调试控制模块；

调试控制模块按照读写操作类型，将寄存器模块返回的数据写入串口控制器的发送缓存，通过串口控制器模块发送给外部串口。

进一步的，还包括以下操作：

当单端口模块接收到数据时，单端口MAC控制模块对数据进行解析；

单端口接收控制模块根据单端口MAC控制模块的解析结果，将源MAC地址发送给PRP监控帧控制模块，将接收标识发送给PRP协议控制模块，并产生单端口接收FIFO的写控制信号，将接收到的数据和帧长写入单端口接收FIFO；

PRP监控帧控制模块根据源MAC地址完成PRP监控帧组帧，并根据寄存器模块配置的PRP监控帧周期进行内部计数，当计数值达到配置值时，若检测到PRP协议控制模块对冗余端口发送FIFO的访问控制信号有效，则等待PRP协议控制模块访问完成，否则直接产生冗余端口发送FIFO的写控制信号和写数据；

PRP协议控制模块根据单端口模块的接收标识，若PRP监控帧控制模块正在对冗余端口发送FIFO进行写操作，则等待PRP监控帧控制模块访问完成；

否则直接从单端口接收FIFO中读出数据，根据帧长，在读出的数据后增加并行冗余检测标识，产生冗余端口发送FIFO的写控制信号和写数据；

冗余端口发送FIFO写选择模块根据PRP协议控制模块、PRP监控帧控制模块给出的访问有效标识进行写控制选择，将数据写入冗余端口发送FIFO，冗余端口发送控制模块检测到写完成标识后，产生冗余端口发送FIFO的读控制信号，将数据读出并传递给冗余端口MAC控制模块，通过冗余端口MAC控制模块发送到物理链路上。

进一步的，还包括以下操作：

当单端口管理模块检测到单端口发送控制模块、单端口接收控制模块给出的传输完成标识、接收错误标识，对单端口模块的发送帧、接收帧、接收错误帧进行计数，并根据寄存器模块给出的清除标识，进行计数清除控制。

进一步的，还包括以下操作：

当冗余端口接收到数据时，冗余端口MAC控制模块对数据进行解析；

冗余端口接收控制模块根据冗余端口MAC控制模块的解析结果，将源MAC地址、帧序列号和帧类型发送给冗余管理模块，并产生冗余端口接收FIFO的写控制信号；

冗余管理模块根据寄存器模块配置的接收模式、丢弃模式，冗余端口传递的源MAC地址、帧序列号，进行冗余管理，并将冗余管理结果给丢弃控制模块；

丢弃控制模块检测丢弃或接收标识，若检测到丢弃标识，产生冗余端口接收FIFO的清除控制信号，清除冗余端口接收FIFO中的数据；若检测到接收标识，则产生接收有效标识给PRP协议控制模块；

PRP协议控制模块检测到接收标识有效，则产生冗余端口接收FIFO的读控制信号，从冗余端口接收FIFO中读出数据，根据帧长剔除并行冗余检测标识，并产生发送FIFO模块的写控制信号，将数据写入发送FIFO模块，并给出写完成标识；

单端口发送控制模块检测到写完成标识后，产生发送FIFO模块的读控制信号，从发送FIFO模块中读出数据送给单端口MAC控制模块，通过单端口MAC控制模块发送到物理链路上。

进一步的，还包括以下操作：

冗余端口管理模块检测到冗余端口发送控制模块、冗余端口接收控制模块给出的传输完成标识、接收错误标识，对冗余端口发送、接收的不同类型帧、接收的错误帧进行计数，并根据寄存器模块给出的清除标识，进行计数清除控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法，采用纯硬件方式实现以太网的并行冗余，对上层软件透明，减轻软件负担，提高系统性能；并引入并行冗余检测标识，冗余端口发送时添加标识，接收时剔除标识，实现标准以太网与并行冗余以太网的互连；本发明采用了基于查找表的单窗口动态滑动冗余管理方法，对重复帧进行管理，能够有效解决网络堵塞情况下，冗余端口接收数据不同步问题；利用自定义调试串口通信协议，对控制器内部寄存器进行访问，便于上层软件进行网络管理；构建了两个相互独立且并行工作的对等网络，实现双网冗余的热备份，达到零切换时间。

附图说明

图1为本发明的并行冗余以太网通信控制器的结构框图；

图2为本发明的控制器中的单端口模块的结构框图；

图3为本发明的控制器中的冗余端口的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

并行冗余以太网采用热备份方式，两个相互独立的并行网络同时工作，可以达到零切换时间，保证数据传输的可靠性。标准以太网节点扩展成并行冗余协议网络接口，构建并行冗余网络提高可靠性的应用需求，并结合现有成果的不足，提出一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法。

本发明的并行冗余以太网通信控制器的具体功能包括将单端口的网络接口接收到的标准以太网帧转换为满足并行冗余协议的PRP帧，从冗余网络接口转发出去；将冗余网络接口接收到的冗余PRP帧，经冗余算法处理后，转换成标准以太网帧，从单端口的网络接口转发出去；提供自定义通信协议的调试串口，完成控制器配置及状态读取。

参见图1，图1为本发明的并行冗余以太网通信控制器的结构框图；该并行冗余以太网通信控制器包括单端口模块、PRP协议控制模块、PRP监控帧控制模块、冗余端口A、冗余端口B、寄存器模块、冗余管理模块、调试控制模块、串口控制器模块和PHY配置管理模块；

单端口模块，用于完成对单端口网络接口的管理以及数据传输；

PRP监控帧控制模块，根据PRP监控帧周期和PRP监控帧格式，完成PRP监控帧的组帧功能，以及对冗余端口的发送FIFO进行写控制和互斥访问控制；

PRP协议控制模块，完成单端口接收FIFO的读控制、冗余端口发送FIFO的写控制和互斥访问控制，将读出的数据增加并行冗余检测标识后，写入冗余端口的发送FIFO；完成冗余端口接收FIFO的读控制和单端口发送FIFO的写控制，将冗余端口接收FIFO中读出的数据剔除并行冗余检测标识后，写入单端口发送FIFO模块；

冗余管理模块，根据冗余端口接收到的数据帧源MAC地址和帧序列号，构建基于查找表的动态滑动窗口，通过比较帧序列号与窗口内的帧接收标识，执行丢弃算法，给出帧的接收或丢弃标识，完成冗余管理；

调试控制模块完成串口控制器的初始化，并从串口控制器的接收缓存中读出数据，进行解析，转换为对内部寄存器的访问控制；将内部寄存器响应的数据写入串口控制器的发送缓存，通过串口控制器发送出去；

串口控制器模块，用于完成与外部串口的数据通信；

寄存器模块，用于响应调试控制模块对寄存器的写操作，输出控制及配置信息；响应调试控制模块对寄存器的读操作，将读出的数据返回给调试控制模块；

PHY管理模块，通过MDIO接口对外部PHY芯片进行配置管理。

参见图2，图2为本发明的控制器中的单端口模块的结构框图。该单端口模块包括单端口MAC控制模块、单端口发送控制模块、发送FIFO模块、单端口管理模块、单端口接收控制模块和单端口接收FIFO。单端口MAC控制模块，用于实现MAC层的数据组帧和帧解析功能，根据IEEE802.3协议，将发送FIFO读出的数据打包成以太网帧发送出去，以及对接收到的帧进行解析，将源MAC地址，帧长等信息传递给其他模块，将数据写入接收FIFO。单端口发送控制模块用于实现MAC控制模块发送接口的访问控制和发送FIFO的读控制。单端口发送FIFO用于存储需要从单端口发送的数据。单端口接收控制模块用于实现MAC控制模块接收接口的访问控制和接收FIFO的写控制。单端口接收FIFO用于存储从单端口接收到的数据。单端口管理模块用于返回单端口的数据传输状态以及端口管理。

参见图3，图3为本发明的控制器中的冗余端口的结构框图；该冗余端口包括冗余端口MAC控制模块、冗余端口发送控制模块、冗余端口发送FIFO、冗余端口发送FIFO写选择模块、冗余端口管理模块、冗余端口接收控制模块、冗余端口接收FIFO和丢弃控制模块。冗余端口MAC控制模块，用于实现MAC层的数据组帧和帧解析功能，根据IEEE802.3协议，将发送FIFO读出的数据打包成以太网帧发送出去；对接收到的帧进行解析，将源MAC地址、帧长、帧序列号等信息传递给冗余管理模块，将数据写入接收FIFO。冗余端口发送控制模块，用于实现MAC控制模块发送接口的访问控制和发送FIFO的写控制。冗余端口发送FIFO模块用于存储需要从冗余端口发送的数据。发送FIFO写选择模块，用于选择发送FIFO的写控制接口。冗余端口接收控制模块，用于实现MAC控制模块接收接口的访问控制、接收FIFO的写控制、将数据帧的源MAC地址以及帧序列号给冗余管理模块。冗余端口接收FIFO用于存储冗余端口接收到的数据。丢弃控制模块，用于读取冗余管理结果，对于需要丢弃的数据进行接收FIFO的清除控制，对于需要接收的数据，给出接收标识为PRP协议控制模块。冗余端口管理模块用于返回冗余端口的数据传输状态及端口管理。

一种并行冗余以太网通信控制器的控制方法，具体过程如下：

上电后，调试控制模块对串口控制器模块进行初始化；串口控制器模块接收到外部串口发送的数据后，存入内部接收缓存；调试控制模块从串口控制器模块的接收缓存中读出数据并进行解析，产生访问寄存器模块的接口时序；寄存器模块根据调试控制模块的操作类型，对内部寄存器进行读写访问，写操作时，对控制器进行配置及控制，读操作时，返回控制器的内部状态；调试控制模块按照读写操作类型，将寄存器模块返回的数据写入串口控制器模块的发送缓存，通过串口控制器模块发送给外部串口。通过以上步骤，完成外部对控制器的配置及管理。

当单端口模块接收到数据时，单端口MAC控制模块对数据进行解析。单端口接收控制模块根据单端口MAC控制模块的解析结果，将源MAC地址给PRP监控帧控制模块，接收标识给PRP协议控制模块，并产生单端口接收FIFO的写控制信号，将接收到的数据和帧长写入单端口接收FIFO。PRP监控帧控制模块根据源MAC地址完成PRP监控帧组帧，并根据寄存器模块配置的PRP监控帧周期进行内部计数，当计数值达到配置值时，如果检测到PRP协议控制模块对冗余端口发送FIFO的访问控制信号有效，等待PRP协议控制模块访问完成，否则直接产生冗余端口发送FIFO的写控制信号和写数据。PRP协议控制模块检测到单端口模块的接收标识，如果PRP监控帧控制模块正在对冗余端口发送FIFO进行写操作，等待PRP监控帧控制模块访问完成，否则直接从单端口接收FIFO中读出数据，根据帧长，在读出的数据后增加并行冗余检测标识，产生冗余端口发送FIFO的写控制信号和写数据。冗余端口发送FIFO写选择模块根据PRP协议控制模块、PRP监控帧控制模块给出的访问有效标识进行写控制选择，将数据写入冗余端口发送FIFO，冗余端口发送控制模块检测到写完成标识后，产生冗余端口发送FIFO的读控制信号，将数据读出送给冗余端口MAC控制模块，通过冗余端口MAC控制模块发送到物理链路上。

当冗余端口A或冗余端口B接收到数据时，冗余端口MAC控制模块对数据进行解析。冗余端口接收控制模块根据冗余端口MAC控制模块的解析结果，将源MAC地址、帧序列号、帧类型给冗余管理模块，并产生冗余端口接收FIFO的写控制信号。冗余管理模块根据寄存器模块配置的接收模式、丢弃模式，冗余端口传递的源MAC地址、帧序列号，进行冗余管理，并将冗余管理结果给丢弃控制模块。丢弃控制模块检测丢弃或接收标识，如果丢弃，产生冗余端口接收FIFO的清除控制信号，清除冗余端口接收FIFO中的数据，如果接收，产生接收有效标识给PRP协议控制模块。PRP协议控制模块检测到接收标识有效，则产生冗余端口接收FIFO的读控制信号，从冗余端口接收FIFO中读出数据，根据帧长剔除并行冗余检测标识，并产生发送FIFO模块的写控制信号，将数据写入发送FIFO模块，并给出写完成标识。单端口发送控制模块检测到写完成标识后，产生发送FIFO模块的读控制信号，从发送FIFO模块中读出数据送给单端口MAC控制模块，通过单端口MAC控制模块发送到物理链路上。

单端口管理模块检测到单端口发送控制模块、单端口接收控制模块给出的传输完成标识、接收错误标识，对单端口模块的发送帧、接收帧、接收错误帧进行计数，并根据寄存器模块给出的清除标识，进行计数清除等控制。冗余端口管理模块检测到冗余端口发送控制模块、冗余端口接收控制模块给出到的传输完成标识、接收错误标识，对冗余端口A或为冗余端口B发送帧、接收的不同类型的帧、接收的错误帧进行计数，并根据寄存器模块给出的清除标识，进行计数清除控制。

PHY配置管理模块根据寄存器模块给出的读写控制信息，产生MDIO接口的读写控制时序，完成对外部PHY芯片的控制。

根据上述方案，用Verilog HDL语言对控制器的逻辑设计进行描述，并完成逻辑综合与布局布线；同时，设计一款原型验证板，将控制器设计映射到可编程逻辑器件中实现，并对控制器的功能进行测试。测试结果表明本发明具有很好的可实施性，且性能满足预期。

本发明的一种并行冗余以太网通信控制器，采用纯硬件方式实现以太网的并行冗余，对上层软件透明，减轻软件负担，提高系统性能；本发明引入并行冗余检测标识，冗余端口发送时添加标识，接收时剔除标识，实现标准以太网与并行冗余以太网的互连；采用基于查找表的单窗口动态滑动冗余管理方法，对重复帧进行管理，能够有效解决网络堵塞情况下，冗余端口接收数据不同步问题；采用自定义调试串口通信协议，对控制器内部寄存器进行访问，便于上层软件进行网络管理；通过该控制器可以构建两个相互独立且并行工作的对等网络，实现双网冗余的热备份，达到零切换时间。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种并行冗余以太网通信控制器，其特征在于，包括单端口模块、冗余端口、PRP监控帧控制模块、PRP协议控制模块、冗余管理模块、调试控制模块、串口控制器模块、寄存器模块和PHY管理模块；

串口控制器模块，用于完成控制器与外部串口的数据通信；

调试控制模块，用于初始化串口控制器模块并实现与串口控制器模块的数据交互；

寄存器模块，用于响应调试控制模块对寄存器的写操作，输出控制及配置信息给控制器，以及响应调试控制模块对寄存器模块的读操作，返回控制器内部状态给调试控制模块；

单端口模块，用于管理单端口的网络接口和传输数据；

PRP监控帧控制模块，用于根据PRP监控帧周期和PRP监控帧格式进行组帧，以及对冗余端口发送FIFO进行写控制和互斥访问控制；

PRP协议控制模块，用于单端口接收FIFO的读控制、冗余端口发送FIFO写控制和互斥访问控制，将单端口接收FIFO读出的数据增加并行冗余检测标识后，写入冗余端口发送FIFO；并用于冗余端口接收FIFO读控制和单端口发送FIFO写控制，将冗余端口接收FIFO读出的数据剔除并行冗余检测标识后，写入发送FIFO模块；

冗余管理模块，用于对冗余端口接收到的数据帧进行冗余管理，根据源MAC地址和帧序列号，执行丢弃算法，产生数据帧的接收或丢弃标识给冗余端口；

冗余端口，用于完成对冗余网络接口的管理以及数据传输；

PHY管理模块，用于通过MDIO接口对外部PHY芯片进行配置管理。

2.根据权利要求1所述的并行冗余以太网通信控制器，其特征在于，单端口模块包括单端口MAC控制模块、单端口发送控制模块、发送FIFO模块、单端口管理模块、单端口接收控制模块和单端口接收FIFO；

单端口MAC控制模块，用于将发送FIFO模块读出的数据打包成以太网帧发送出去，以及对接收到的帧进行解析，将源MAC地址及有效标识传递给PRP监控帧控制模块，将帧接收标识传递给PRP协议控制模块，将数据写入单端口接收FIFO；

单端口发送控制模块，用于实现MAC控制模块发送接口的访问控制和发送FIFO的读控制；

发送FIFO模块，用于存储需要单端口模块发送的数据；

单端口接收控制模块，用于实现单端口MAC控制模块接收接口的访问控制和接收FIFO的写控制；

单端口接收FIFO，用于存储从单端口模块接收到的数据；

单端口管理模块，用于返回单端口的数据传输状态以及端口管理。

3.根据权利要求1所述的并行冗余以太网通信控制器，其特征在于，冗余端口包括冗余端口MAC控制模块、冗余端口发送控制模块、冗余端口发送FIFO、冗余端口发送FIFO写选择模块、冗余端口管理模块、冗余端口接收控制模块、冗余端口接收FIFO和丢弃控制模块；

冗余端口MAC控制模块，用于实现MAC层的数据组帧和帧解析功能，发送解析结果给PRP监控帧控制模块和PRP协议控制模块，并将数据写入接收FIFO；

冗余端口发送控制模块，用于实现MAC控制模块发送接口的访问控制和发送FIFO的写控制；

冗余端口发送FIFO模块，用于存储待冗余端口发送的数据；

发送FIFO写选择模块，用于选择冗余端口发送FIFO的写控制接口；

冗余端口接收控制模块，用于实现MAC控制模块接收接口的访问控制、接收FIFO的写控制，并发送数据帧的源MAC地址以及帧序列号给冗余管理模块；

冗余端口接收FIFO，用于存储冗余端口接收到的数据；

丢弃控制模块，用于读取冗余管理结果，清除控制待丢弃数据的接收FIFO，发送待接收的数据的接收标识给PRP协议控制模块；

冗余端口管理模块，用于返回冗余端口的数据传输状态及端口管理。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的并行冗余以太网通信控制器的控制方法，其特征在于，包括以下操作：

调试控制模块对串口控制器模块进行初始化；

串口控制器模块接收到外部串口发送的数据后，存入内部接收缓存；

调试控制模块从串口控制器模块的接收缓存中读出数据并进行解析，产生访问寄存器模块的接口时序；

寄存器模块根据调试控制模块的操作类型，对内部寄存器进行读写访问，写操作时，对控制器进行配置及控制；读操作时，返回控制器的内部状态给调试控制模块；

调试控制模块按照读写操作类型，将寄存器模块返回的数据写入串口控制器的发送缓存，通过串口控制器模块发送给外部串口。

5.根据权利要求4所述的并行冗余以太网通信控制器的控制方法，其特征在于，还包括以下操作：

当单端口模块接收到数据时，单端口MAC控制模块对数据进行解析；

单端口接收控制模块根据单端口MAC控制模块的解析结果，将源MAC地址发送给PRP监控帧控制模块，将接收标识发送给PRP协议控制模块，并产生单端口接收FIFO的写控制信号，将接收到的数据和帧长写入单端口接收FIFO；

PRP监控帧控制模块根据源MAC地址完成PRP监控帧组帧，并根据寄存器模块配置的PRP监控帧周期进行内部计数，当计数值达到配置值时，若检测到PRP协议控制模块对冗余端口发送FIFO的访问控制信号有效，则等待PRP协议控制模块访问完成，否则直接产生冗余端口发送FIFO的写控制信号和写数据；

PRP协议控制模块根据单端口模块的接收标识，若PRP监控帧控制模块正在对冗余端口发送FIFO进行写操作，则等待PRP监控帧控制模块访问完成；

否则直接从单端口接收FIFO中读出数据，根据帧长，在读出的数据后增加并行冗余检测标识，产生冗余端口发送FIFO的写控制信号和写数据；

冗余端口发送FIFO写选择模块根据PRP协议控制模块、PRP监控帧控制模块给出的访问有效标识进行写控制选择，将数据写入冗余端口发送FIFO，冗余端口发送控制模块检测到写完成标识后，产生冗余端口发送FIFO的读控制信号，将数据读出并传递给冗余端口MAC控制模块，通过冗余端口MAC控制模块发送到物理链路上。

6.根据权利要求5所述的并行冗余以太网通信控制器的控制方法，其特征在于，还包括以下操作：

当单端口管理模块检测到单端口发送控制模块、单端口接收控制模块给出的传输完成标识、接收错误标识，对单端口模块的发送帧、接收帧、接收错误帧进行计数，并根据寄存器模块给出的清除标识，进行计数清除控制。

7.根据权利要求4所述的并行冗余以太网通信控制器的控制方法，其特征在于，还包括以下操作：

当冗余端口接收到数据时，冗余端口MAC控制模块对数据进行解析；

冗余端口接收控制模块根据冗余端口MAC控制模块的解析结果，将源MAC地址、帧序列号和帧类型发送给冗余管理模块，并产生冗余端口接收FIFO的写控制信号；

冗余管理模块根据寄存器模块配置的接收模式、丢弃模式，冗余端口传递的源MAC地址、帧序列号，进行冗余管理，并将冗余管理结果给丢弃控制模块；

丢弃控制模块检测丢弃或接收标识，若检测到丢弃标识，产生冗余端口接收FIFO的清除控制信号，清除冗余端口接收FIFO中的数据；若检测到接收标识，则产生接收有效标识给PRP协议控制模块；

PRP协议控制模块检测到接收标识有效，则产生冗余端口接收FIFO的读控制信号，从冗余端口接收FIFO中读出数据，根据帧长剔除并行冗余检测标识，并产生发送FIFO模块的写控制信号，将数据写入发送FIFO模块，并给出写完成标识；

单端口发送控制模块检测到写完成标识后，产生发送FIFO模块的读控制信号，从发送FIFO模块中读出数据送给单端口MAC控制模块，通过单端口MAC控制模块发送到物理链路上。

8.根据权利要求7所述的并行冗余以太网通信控制器的控制方法，其特征在于，还包括以下操作：

冗余端口管理模块检测到冗余端口发送控制模块、冗余端口接收控制模块给出的传输完成标识、接收错误标识，对冗余端口发送、接收的不同类型帧、接收的错误帧进行计数，并根据寄存器模块给出的清除标识，进行计数清除控制。

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