CN114500408A - 一种以太网络交换装置、数据处理装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网络交换装置、数据处理装置和车辆，包括MAC单元，该MAC单元用于将数据处理单元与交换机连接；该MAC单元包括发送数据转化模块、接口模块、校正模块和接收数据转化模块；该发送数据转化模块用于根据该待发送数据得到发送数据信号；该接口模块用于向交换机发送该发送数据信号，接收交换机发送的数据信号以得到接收数据信号；该校正模块用于对该接收数据信号进行校正处理；该接收数据转化模块用于根据校正后的接收数据信号得到接收数据。本发明提供的以太网络交换装置省去PHY，将MAC单元与交换机直接连接，实现从MAC单元到MAC单元的数据传输，减少了数据传输过程中的数据转换处理，由此能够提高数据传输效率。

Description

一种以太网络交换装置、数据处理装置和车辆

技术领域

本发明涉及以太网络交换技术领域，尤其涉及一种以太网络交换装置、数据处理装置和车辆。

背景技术

以太网网口通常包括MAC(Media Access Control，即媒体访问控制子层协议)和PHY(Physical Layer，物理层)。如图1所示，在现有技术中，CPU通过MAC和PHY连接至网络，其中，CPU是计算单元，以太网的MAC是属于OSI模型中的数据链路层，用来定义网络的位置，也即物理地址，CPU通过该DMA(Direct Memory Access，直接内存访问)提供需要发送的数据和获取接收的数据，MAC从DMA获取CPU的发送数据，并将所接收的数据发送到该DMA。PHY属于OSI模型中的最底层物理层，负责链路的建立、维护和断开。IEEE-802.3标准定义了以太网的PHY，PHY的常用接口类型有MII、GMII、RMII、RGMII、SGMII、SGMII等。

CPU通常集成DMA控制器，DMA控制器用来存取数据以进行网口数据的传输。以太网网口的集成方式通常包括：CPU集成MAC与PHY；CPU集成MAC，PHY设置为独立芯片；CPU不集成MAC与PHY，MAC与PHY采用独立的集成芯片。

现有的SoC(System on Chip)芯片，即系统级芯片，通常采用多核异构构架，可以集成ARM A72核、若干DSP核和ARM R5F核等。SoC芯片的多核异构架构不仅可以提供优异的性能，还给设计带来很大的灵活性和便捷性。但是，现有的以太网架构不仅包括MAC、PHY，还包括RJ45接口和网线等结构，使得系统结构复杂、成本高，而且还导致数据传递的延迟，硬件体积也相对较大。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种以太网络交换装置，以提高数据传递效率，简化系统结构复杂，降低生产成本，并减小硬件体积。

为实现上述目的，本发明提供一种以太网络交换装置，包括MAC单元，所述MAC单元用于将数据处理单元与交换机连接；

所述MAC单元包括发送数据转化模块、接口模块、校正模块和接收数据转化模块；

所述发送数据转化模块用于根据所述数据处理单元的待发送数据得到发送数据信号；

所述接口模块用于发送所述发送数据信号，接收交换机发送的数据信号以得到接收数据信号；

所述校正模块用于对所述接收数据信号进行校正处理，得到校正后的接收数据信号；

所述接收数据转化模块用于根据所述校正后的接收数据信号得到接收数据，所述接收数据为用于向所述数据处理单元发送的数据。

进一步地，所述接口模块包括交换接口，以使得所述接口模块通过所述交换接口发送所述发送数据信号，接收交换机发送的数据信号。

进一步地，所述交换接口为MII、RMII、SMII、GMII、RGMII或SGMII。

进一步地，所述交换接口为RGMII，所述MAC单元通过所述RGMII向交换机发送所述发送数据信号，以及通过所述RGMII接收交换机发送的数据信号。

进一步地，所述交换接口为SGMII，所述太网络交换装置还包括SERDES，以使得所述太网络交换装置依次通过所述MAC单元和所述SERDES向交换机发送所述发送数据信号，以及依次通过所述SERDES和所述MAC单元接收交换机发送的数据信号。

进一步地，该MAC单元还包括缓存模块，该缓存模块用于缓存接口模块接收的该接收数据信号，相应的，所述校正模块用于对该缓存模块中缓存的接收数据信号进行校正处理，得到校正后的接收数据信号。

进一步地，所述校正模块包括时钟校正子模块，所述时钟校正子模块用于校正所述接收数据信号的时钟频率。

进一步地，所述校正模块包括功率校正子模块，该功率校正子模块用于对所述接收数据信号进行传输功率补偿。

本发明还提供一种数据处理装置，包括一个或多个数据处理单元，还包括如上述技术方案所述的以太网络交换装置，至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置与交换机连接。

进一步地，该数据处理装置设置为SoC芯片。

本发明还提供一种数据处理系统，该数据处理系统包括至少一个如上述技术方案所述的数据处理装置，该数据处理装置包括一个或多个数据处理单元，该数据处理装置中的至少一个数据处理单元通过所述以太网络交换装置与交换机连接。

本发明还提供一种车辆，包括一个或多个如上述技术方案所述的数据处理装置。

本发明具有如下有益效果：

相对于现有的以太网网口结构，本发明提供的以太网络交换装置省去PHY，将MAC单元与交换机直接连接，实现从MAC单元到MAC单元的数据传输，减少了数据传输过程中的数据转换处理，由此能够提高数据传输效率，同时，还省去了现有以太网络交换装置中的PHY及与PHY对应的RJ45接口，简化了数据传输装置的结构，能够降低生产成本，并减小硬件体积。该以太网络交换装置尤其适用于短距离的数据传输，能够显著提高数据传输效率，并保证数据传输质量。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是现有的以太网网口结构示意图；

图2是本发明提供的以太网络交换装置与数据处理单元的连接方式示意图；

图3是本发明提供的一种MAC单元与MAC单元直连的连接方式示意图；

图4是本发明提供的一种MAC单元与MAC单元直连的连接方式示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

实施例1

本实施例提供一种以太网络交换装置，如图2所示，该以太网络交换装置包括MAC单元，所述MAC单元用于将数据处理单元与交换机连接，由此使得该数据处理单元连接至网络。

具体的，该数据处理单元通过该以太网络交换装置向以太网络发送数据和从以太网络接收数据。当该数据处理单元向以太网络发送数据时，该MAC单元获取该数据处理单元的待发送数据,并向交换机发送该待发送数据，以实现向以太网络发送该待发送数据，当该数据处理单元从以太网络接收数据时，该MAC单元接收交换机发送的数据，并将接收的数据发送至该数据处理单元，以使得该数据处理单元从以太网络接收该数据。

该MAC单元包括发送数据转化模块、接口模块、校正模块和接收数据转化模块，该发送数据转化模块用于根据所述数据处理单元的待发送数据得到发送数据信号。

示例性的，当该数据处理单元向以太网络发送数据时，该发送数据转化模块获取该数据处理单元的待发送数据，将获取的该待发送数据转换为用于进行数据传递的发送数据信号。

该MAC单元的接口模块用于发送该发送数据信号，接收交换机发送的数据信号以得到接收数据信号。具体的，所述接口模块包括交换接口，所述接口模块通过所述交换接口直接向交换机发送该发送数据信号，以及直接接收交换机发送的数据信号。相对于现有技术中MAC通过PHY与交换器连接以连接至以太网络的连接方式，本实施例中的该MAC单元直接通过交换器连接至以太网络，省去了PHY及与PHY对应的RJ45接口，由此进行从MAC单元到MAC单元的数据传输，能够减少数据传输过程中的数据转换处理，提高数据传输效率。

在基于本实施例的以太网络交换装置的数据传输过程中，数据发送侧的以太网络交换装置的MAC单元通过其接口模块向交换机发送待发送数据对应的发送数据信号，交换机将该发送数据信号发送至数据接收侧的以太网络交换装置，该数据接收侧的以太网络交换装置的MAC单元通过其接口模块接收该发送数据信号，并根据接收的发送数据信号得到接收数据信号，由此在本实施例提供的以太网络交换装置之间进行数据传输，实现了通过从MAC单元到MAC单元的数据传输方式进行数据传输。

可选的，接口模块的交换接口为MII(Media Independent Interface，即媒体独立接口)、RMII(Reduced Media Independant Interface，即简化媒体独立接口)、SMII(Serial Media Independant Interface,即串行媒体独立接口)、GMII(Gigabit MediaIndependant Interface，即千兆媒体独立接口)、RGMII(Reduced Gigabit MediaIndependant Interface,即精简千兆媒体独立接口)和/或SGMII(Serial Gigabit MediaIndependant Interface,即串行千兆媒体独立接口)。优选的，该交换接口为RGMII或SGMII。

在一种可能的实现方式中，采用RGMII作为该接口模块的交换接口，所述MAC单元通过所述RGMII向交换机发送该发送数据信号，以及通过所述RGMII接收交换机发送的数据信号。RGMII可以支持1000M以太网，具有1000Mbps的传输速率，且兼容100Mbps和10Mbps两种传输速率。RGMII的时钟频率为125MHz，发送数据(TX数据)和接收数据(RX数据)为4位，RGMII在时钟的上升沿和下降沿都采样数据信号。

图3示出MAC单元与MAC单元之间通过RGMII直连的连接方式。具体的，在本实施例提供的以太网络交换装置之间进行数据传输时，数据发送侧太网络交换装置的MAC单元根据待发送数据得到发送数据信号，并通过该MAC单元接口模块的RGMII发送与待发送数据对应的该发送数据信号，该发送数据信号包括发送时钟(TXC)、发送数据控制(TX_CTL)和被发送数据(TXD_[3:0]和TXD[7:4])，数据接收侧太网络交换装置的MAC单元通过其RGMII接收该发送数据信号，根据接收的该发送数据信号得到接收数据信号，该接收数据信号包括接收时钟(RXC)、接收数据控制(RX_CTL)和被接收数据(RXD_[3:0]和RXD[7:4])，其中，RGMII在时钟的上升沿发送接收TXD[3:0]、RXD[3:0]，在时钟的下降沿发送接收TXD[7:4]、RXD[7:4]。由此，实现了在太网络交换装置之间以从MAC单元到MAC单元的数据传输方式传递数据。

在一种可能的实现方式中，采用SGMII作为所用的交换接口。RGMII可以支持1000M以太网，SGMII的时钟频率625MHz，在时钟的上升沿和下降沿均采样。可选的，为MAC单元的该SGMII配置串行解串器SERDES，以利于数据传输过程中的数据输送。

图4示出MAC单元与MAC单元之间通过SGMII直连的连接方式，太网络交换装置还包括串行解串器SERDES，以使得该太网络交换装置依次通过MAC单元和SERDES向交换机发送发送数据，以及依次通过SERDES和MAC单元接收交换机发送的数据。SERDES用于将并行的发送数据信号转换为串行的发送数据信号，将接收的串行接收数据信号转换为并行的接收数据信号。

示例性的，在本实施例提供的以太网络交换装置之间进行数据传输时，数据发送侧太网络交换装置的MAC单元根据待发送数据得到发送数据信号，并依次通过该MAC单元的SGMII和相应的SERDES发送该发送数据信号，数据接收侧太网络交换装置依次通过SERDES和MAC单元的SGMII接收该发送数据信号，根据接收的该发送数据信号得到接收数据信号；其中，在数据发送侧太网络交换装置发送数据时，数据发送侧的该太网络交换装置通过该MAC单元的SGMII将待发送数据对应的并行发送数据信号发送至SERDES，SERDES接收并行的发送数据信号，将并行的该发送数据信号转换为串行的发送数据信号并发送，在数据接收侧太网络交换装置接收数据时，数据接收侧太网络交换装置的SERDES接收该串行的发送数据信号，根据接收的该串行的发送数据信号得到串行的接收数据信号，将该串行的接收数据信号转换为并行的接收数据信号并发送至MAC单元的SGMII，MAC单元的SGMII接收该并行的接收数据信号。由此，实现了在太网络交换装置之间以从MAC单元到MAC单元的数据传输方式传递数据。

MAC单元的校正模块用于对接口模块接收的该接收数据信号进行校正处理，得到校正后的接收数据信号，以使得校正后的接收数据信号与对应的、发送前的发送数据信号保持一致，避免数据在传输过程中失真或丢失。

所述校正模块包括时钟频率校正子模块，该时钟校正子模块用于校正该接收数据信号的时钟频率。在数据信号在以太网络交换装置之间进行传输的过程中，往往会出现时钟传输延时不一致，并行数据的传输延时不一致等问题，导致以太网络交换装置MAC单元接收的数据信号的时钟频率不一致，接收的数据失真或丢失。时钟频率校正子模块对接收的数据信号的时钟频率进行校正，以使得接收的数据信号中的时钟频率保持一致，由此实现对接收的数据信号进行校正，避免数据传输过程中的数据失真或丢失。

所述校正模块包括功率校正子模块，该功率校正子模块用于对所述接收数据信号进行功率补偿。在数据信号的传输过程中,数据信号的输送功率可能不稳定，导致接收的数据信号存在调幅偏差。示例性的，在发送数据信号时，数据发送侧太网络交换装置MAC单元的交换接口基于发送数据信号得到的用于发送的电信号不稳定，例如基于相同的数据信号得到不同调幅的电信号，在接收数据信号时，数据接收侧太网络交换装置MAC单元的交换接口基于接收的电信号得到的数据信号不稳定，例如基于接收的相同调幅的电信号得到不同的数据信号。该功率校正子模块用于对该接收数据信号进行功率补偿，以使得数据信号对应的输送功率水平保持一致，避免接收的数据信号失真。

在一种可能的实现方式中，该MAC单元还包括缓存模块，该缓存模块用于缓存接口模块接收的接收数据信号，相应的，校正模块对该缓存模块中缓存的接收数据信号进行校正处理，得到校正后的接收数据信号。通过设置该缓存模块对接口模块接收的接收数据信号进行缓存，有利于对该接收的接收数据信号进行有序缓存、校正处理。

MAC单元包括接收数据转化模块，该接收数据转化模块用于根据校正后的接收数据信号得到接收数据，所述接收数据为用于向所述数据处理单元发送的数据，MAC单元将该接收数据发送至数据处理单元，以使得数据处理单元获取交换机发送的数据。由此实现通过以太网络交换装置从交换机得到接收数据。

相对于现有的以太网网口结构，本实施例提供的以太网络交换装置省去PHY，将MAC单元与交换机直接连接，实现从MAC单元到MAC单元的数据传输，减少了数据传输过程中的数据转换处理，由此能够提高数据传输效率，同时，还省去了现有以太网络交换装置中的PHY及与PHY对应的RJ45接口，简化了数据传输装置的结构，能够降低生产成本，并减小硬件体积。该以太网络交换装置尤其适用于短距离的数据传输，能够显著提高数据传输效率，并保证数据传输质量。

本实施例还提供一种数据传输方法，所述数据传输方法基于如上述技术方案所述的以太网络交换装置，包括：

第一以太网络交换装置获取数据处理单元的待发送数据，根据所述待发送数据得到发送数据信号；

向交换机发送所述发送数据信号，以使得交换机向第二以太网络交换装置发送该发送数据信号，第二以太网络交换装置接收该发送数据信号，根据接收的发送数据信号得到接收数据信号，对该接收数据信号进行校正处理得到校正后的接收数据信号，根据该校正后的接收数据信号得到接收数据。

实施例2

本实施例提供一种数据处理装置，该数据处理装置包括一个或多个数据处理单元，还包括如上述实施例1所述的以太网络交换装置，至少一个所述数据处理单元通过该以太网络交换装置与交换机连接。

可选的，该数据处理装置包括多个数据处理单元，以提高数据处理性能，其中，至少两个数据处理单元通过该以太网络交换装置与交换机连接。

在一个可能的实现方式中，该数据处理装置中的至少两个数据处理单元之间通过该以太网络交换装置进行数据传输，亦即，在同一数据处理装置中，至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置与另一个数据处理单元进行数据传输。由此实现采用该以太网络交换装置进行同一数据处理装置中不同数据处理单元之间的数据传输，能够减少数据处理单元之间数据传输过程中的数据转换处理，由此能够提高数据传输效率。

在一个可能的实现方式中，该数据处理装置为多核CPU或SoC芯片。示例性的，该该数据处理装置为SoC芯片，该SoC芯片中集成多个数据处理单元，根据不同的数据处理性能需求和安全性能需求等，该数据处理单元可以设置为ARM A72核、DSP和/或ARM R5F核等，还可以将数据处理单元设置为其他可用的处理器核。该SoC芯片中的至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置与交换机连接，并与SoC芯片中通过该以太网络交换装置与交换机连接的另一数据处理单元之间相互传输数据，该至少一个数据处理单元与该另一数据处理单元之间通过该以太网络交换装置进行数据传输。

在一个可能的实现方式中，该数据处理装置中的至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置连接到以太网络，并与另一数据处理装置中的数据处理单元通过该以太网络交换装置进行数据传输。由此实现采用该以太网络交换装置进行不同数据处理装置中的数据处理单元之间的数据传输，能够提高数据传输效率。

实施例3

本实施例提供一种数据处理系统，该数据处理系统包括至少一个如实施例2所述的数据处理装置，该数据处理装置包括一个或多个数据处理单元，该数据处理装置中的至少一个数据处理单元通过所述以太网络交换装置与交换机连接。

在一个可能的实现方式中，在该数据处理系统通过该以太网络交换装置与以太网络连接，并与其他数据处理装置和/或数据处理系统之间进行数据传输。由此实现使得该数据处理系统通过该以太网络交换装置进行数据传输，能够提高该数据处理系统的数据传输效率。

在一个可能的实现方式中，该数据处理系统包括至少两个如实施例2所述的数据处理装置。在该数据处理系统中，至少一个数据处理装置通过该以太网络交换装置与另一个数据处理装置之间进行数据传输。由此实现在该数据处理系统中，采用该以太网络交换装置进行不同数据处理装置之间的数据传输，能够提高该数据处理系统内部的数据传输效率。

实施例4

本实施例提供一种车辆，该车辆包括至少一个如实施例2所述的数据处理装置。

在一个可能的实现方式中，该车辆中的至少一个数据处理装置包括多个数据处理单元，还包括如实施例1所述的以太网络交换装置，至少一个所述数据处理单元通过该以太网络交换装置与交换机连接。由此，该车辆的至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置连接到以太网络，在该车辆通过以太网络进行数据传输时，例如发送数据或接收数据，能够提高该车辆数据传输过程的效率。

示例性的，在该至少一个数据处理装置中，至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置与另一个数据处理单元进行数据传输。由此，该车辆中的至少一个数据处理装置内的不同数据处理单元之间的数据传输，能够减少数据处理单元之间数据传输过程中的数据转换处理，由此能够显著提高该车辆中数据处理装置内部的数据传输效率。

可选的，该车辆保包括多个如实施例2所述的数据处理装置，至少一个数据处理装置通过该所述以太网络交换装置与交换机连接。

在一个可能的实现方式中，该车辆中的至少一个数据处理装置通过该以太网络交换装置与该车辆中的另一个数据处理装置之间进行数据传输。由此，能够提高该车辆内不同数据处理装置之间的数据传输效率，且保证数据传输的质量，降低了车辆内数据传输成本。

示例性的，在该车辆中，至少一个数据处理装置中的至少一个数据处理单元通过该以太网络交换装置与至少一个另一数据处理装置中的数据处理单元之间进行数据传输。由此，实现该车辆内不同数据处理装置中的数据处理单元之间通过该以太网络交换装置进行数据传输，提高数据处理装置之间的数据传输效率，且保证数据传输的质量。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种以太网络交换装置，其特征在于，包括MAC单元，所述MAC单元用于将数据处理单元与交换机连接；

所述MAC单元包括发送数据转化模块、接口模块、校正模块和接收数据转化模块；

所述发送数据转化模块用于根据所述数据处理单元的待发送数据得到发送数据信号；

所述接口模块用于向交换机发送所述发送数据信号，接收交换机发送的数据信号以得到接收数据信号；

所述校正模块用于对所述接收数据信号进行校正处理，得到校正后的接收数据信号；

所述接收数据转化模块用于根据所述校正后的接收数据信号得到接收数据。

2.根据权利要求1所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述接口模块包括交换接口，以使得所述接口模块通过所述交换接口发送所述发送数据信号，接收交换机发送的数据信号。

3.根据权利要求2所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述交换接口为MII、RMII、SMII、GMII、RGMII或SGMII。

4.根据权利要求3所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述交换接口为RGMII，所述MAC单元通过所述RGMII向交换机发送所述发送数据信号，以及通过所述RGMII接收交换机发送的数据信号。

5.根据权利要求3所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述交换接口为SGMII，所述太网络交换装置还包括SERDES，以使得所述太网络交换装置依次通过所述MAC单元和所述SERDES向交换机发送所述发送数据信号，以及依次通过所述SERDES和所述MAC单元接收交换机发送的数据信号。

6.根据权利要求1所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述MAC单元还包括缓存模块，所述缓存模块用于缓存所述接收数据信号。

7.根据权利要求1所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述校正模块包括时钟校正子模块，所述时钟校正子模块用于校正所述接收数据信号的时钟频率。

8.根据权利要求1所述的以太网络交换装置，其特征在于，所述校正模块包括功率校正子模块，该功率校正子模块用于对所述接收数据信号进行功率补偿。

9.一种数据处理装置，其特征在于，包括一个或多个数据处理单元，还包括根据权利要求1-8中任一项所述的以太网络交换装置，至少一个所述数据处理单元通过所述以太网络交换装置与交换机连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括一个或多个根据权利要求9所述的数据处理装置。

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