CN1606310A - 适应不同主机系统类型的自我配置通信模块 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种包括主机接口端口、网络介质接口端口和协议处理机的通信模块。主机接口端口可与主机系统的介质访问控制接口相连接。网络介质接口端口可与网络介质相连接。协议处理机可操作用来识别与主机系统相兼容的通信协议，并且根据被识别的兼容通信协议，自适应地对主机接口端口和网络介质接口端口之间的通信进行自我配置。本发明还描述了自我配置通信模块的方法。

Description

适应不同主机系统类型的自我配置通信模块
技术领域
本发明涉及网络通信模块。
背景技术
网络连接很多不同种类的电子设备。通信协议和标准已经被开发用于标准化网络中电子设备间的数据交换。最常见的网络协议类型有以太网、令牌环、光纤中继器间链路(FOIRL)、铜缆分布式数据接口(CDDI)以及光纤分布式数据接口(FDDI)。以太网、令牌环和FDDI通信协议一般被用来在局域网(LAN)上传输分组。更高层的协议(例如TCP/IP，SPX/IPX和NetBIOS/NetBEUI)一般用于控制和路由数据传输。其他示例性的通信协议包括ATM和SS7。一般地，通信协议是任何指定了网络中传输的数据或者在其上传输数据的链路的内容或性质的格式、定义或规范。协议一般包括传输速率规范、有线或无线链接规范、帧格式、块格式、文本格式、停止/开始指示符、帧和头指示符、字段定义、校验和的值以及回车和换行(CRJLF)指示符。
数据在网络中传输可以使用多种传输缆技术，包括多模光缆、单模光缆以及铜缆(例如双芯同轴电缆和同轴铜缆)。标准的通信模块已经被开发用于各种传输有线介质和主机系统中的电子元件(例如，计算机或外围设备)之间的过渡连接。
例如，光电子收发器模块使电学接口和光数据链路之间的双向数据传输变得可能。另一方面，铜收发器模块使得两个电学器件之间的双向数据传输变得可能。通信模块根据兼容通信协议产生到主机系统的标准化输出，不论数据是通过何种介质(例如，光纤或铜)被传输或接收的。通信模块可以被整个地合并在主机系统或主机系统元件(例如，网络接口卡(NIC))中，或者，它可由可以方便地插入和拔出主机系统的分立元件构成。常见的通信模块有发射器模块、接收器模块和收发器模块。
发明内容
一方面，本发明描述了一种包括主机接口端口、网络介质接口端口和协议处理机的通信模块。所述主机接口端口可以与主机系统的介质访问控制接口相连接。网络介质接口端口可以与网络介质相连接。协议处理机可操作用来识别与主机系统相兼容的通信协议，并且，根据所识别的兼容通信协议，自适应地对主机接口端口和网络介质接口端口之间的通信进行自我配置。
本发明还描述了一种对通信模块进行自我配置的方法。
通过下面的描述(包括附图和权利要求)，本发明的其它特征和优点将变得更加明显。
附图说明
图1是主机系统的方框图，包括主机通信控制器、介质访问控制(MAC)接口以及用于在主机系统和链路伙伴(link partner)之间协调数据信号交换的自我配置通信模块。
图2是图1中的通信模块的元件的方框图。
图3的流程图示出了图1中的通信模块根据所识别的兼容通信协议，自适应地对主机系统和网络介质之间的通信进行自我配置的方法。
图4的流程图是图2的方法的实现。
图5的框图是根据以太网协议的通信的示例性数据帧格式。
图6的流程图是图2的方法的实现。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的标号用于表示相似的元素。另外，附图意在用概要的方式图示示例性实施例的主要特征。附图既不打算描述实际实施例的每一个特征，也不打算描述所示元件的相对尺寸，而且也不是按照比例绘制的。
图1示出了示例性应用环境10，自我配置通信模块12在其中工作。自我配置通信模块12被包含在主机系统14中，该系统包括主机通信控制器16和介质访问控制(MAC)接口18。自我配置通信模块12在主机系统14和将主机系统14连接到一个或更多链路伙伴的网络介质20之间起过渡连接作用。自我配置通信模块12可以被集成在主机系统14中或被集成在主机系统14的元件(例如，NIC)中。或者，自我配置通信模块12可以是主机系统14的单独的、可插拔的元件。
主机系统14和链路伙伴22都可以是连接到网络的任何类型的设备或系统(例如，个人计算机、计算机工作站、网络集线器以及网络中继器)。主机通信控制器16使主机系统14可以共享对网络介质20(在网络中传输信号的物理通道)的访问。电缆、光纤和空气是三种示例性的网络介质类型。MAC接口18将主机通信控制器16连接到自我配置通信模块12。MAC接口的一个示例性类型是提供并行接口的介质独立接口(MII)，该并行接口支持与并行主机通信控制器16之间的通信。另一个MAC接口的示例性类型是遵从IEEE 802.03的通用串行接口(GPSI)，其支持与串行主机通信控制器16之间的串行通信。
图2示出了自我配置通信模块12的实现，包括主机接口端口24、网络介质接口端口26以及自适应协议处理机28。主机接口端口24可以与MAC接口18相连接。网络介质接口端口26可以与网络介质20相连接。在图示的实施例中，网络介质接口端口26提供收发器30和网络介质20之间的物理接口。例如，如果网络介质20是光纤通信介质，那么收发器30可以是光电收发器30，在网络介质20上的光通信和与主机系统14的元件的电通信之间进行过渡连接。如果网络介质20是电通信介质，那么收发器30可以是电收发器30，在网络介质20上的电通信和与主机系统14的元件的电通信之间进行过渡连接。根据具体的实现，可以在网络接口端口26和网络介质20之间提供诸如电磁干扰(EMI)屏蔽和磁耦合器等的其他元件来实现有效的信号耦合和电绝缘。
如同下面详细解释的那样，除了在主机系统14和网络介质20之间进行过渡连接以外，通信模块12根据被识别的与主机系统14相兼容的通信协议，自适应地对主机系统14和网络介质20之间的通信进行自我配置。这样，单个的自我配置通信模块设计可以与很多不同类型的主机系统一起使用。这种特性简化了通信模块制造者的制造和营销任务，也减轻了元件选择的复杂性、不兼容问题以及消费者购买通信模块的过时风险。
参照图3，在一种自适应地自我配置与主机系统之间的通信的方法中，协议处理机28识别与主机系统14的类型相兼容的通信协议，主机系统14中包含了通信模块12(步骤32)。
协议处理机28可以以多种不同的方法来识别与主机系统14相兼容的通信协议。例如，在一些实现中，协议处理机28对兼容通信协议的识别是基于对通过主机接口端口24接收到的信号的一个或更多特征的检测而进行的。在其它实现中，协议处理机28对兼容通信协议的识别是基于在主机接口端口24的一个或更多特定管脚上对唯一标识了具体通信协议的数据帧的检测而进行的。在一些实现中。协议处理机28循环测试各不相同的通信协议，直到识别出某个与主机系统相兼容的通信协议。
在识别出兼容通信协议(步骤32)后，协议处理机28根据识别出的通信协议来配置通信模块12(步骤34)。具体地说，协议处理机28根据识别出的通信协议，配置MAC接口18和网络介质20之间的通信。在一些实现中，协议处理机28根据识别出的通信协议，指导在主机接口端口24和网络介质接口端口26之间的多个数据路径(或数据通道)中一个特定路径上的通信，其中网络介质接口端口26转换来自和去往MAC接口18的信号。在其它实现中，协议处理机28根据识别出的通信协议，动态地转换来自和去往MAC接口18的信号。
参照图4，在一些实施例中，协议处理机28对与主机系统14兼容的通信协议的识别是基于至少一个通过主机接口端口24接收到的主机系统信号而进行的。主机系统信号可以对应于预设的空闲信号或由主机产生的自动协商(auto-negotiation)初始化模式。在图示的实现中，协议处理机28检测主机系统信号的数据速率(步骤42)。在这点上，协议处理机28可以包括标准频率检测器40(见图2)，例如基于频率计数器的频率检测器电路，其通过对主机系统信号中的脉冲计数来确定数据速率。基于检测到的主机系统数据速率(步骤42)，协议处理机28检测对应于主机系统信号的协议(步骤44)。在这点上，协议处理机28可以包括模式识别器46(见图2)，它被设置为所检测到的数据速率，并被配置来检测一个或更多分别对应于一个或更多通信协议的预设的数据脉冲模式。模式识别器46可以是在硬件、固件或软件中实现的标准模式识别器。
图5示出了根据以太网通信协议格式化的信号数据帧48。以太网数据帧48的开始是报头50，它使得协议处理机28可以跟踪锁定主机通信控制器16的时钟。报头50的后面是开始分隔符52，它包括将帧48的开始与报头50区分开的数据模式，并且被协议处理机28用来使协议处理机28与帧48的开始相同步。报头50由56个交替出现的1和0组成，开始分隔符是二进制10101011模式。于是，在一些实现中，当协议检测器28被设定为被检测到的数据的速率后，协议检测器28被配置成基于报头50或开始分隔符52中的一个或二者的独有的二进制模式来检测以太网协议。源地址56的后面是以太网帧48中的信息。在一些实施中，该信息由两字节长度的字段58、数据字段60以及填充62(如果有必要的话)组成。一般地，数据字段60的最小长度为48字节，最大长度为1502字节。这些长度转化为64字节的最小帧长度和1518字节的最大帧长度。以太网信息后面是帧校验序列64。网络上载波侦听信号(CRS)的缺失标识了数据帧58的末尾。
在一些实现中，基于对数据速率的检测和对主机系统信号的组成帧中一个或更多字段的识别，协议处理机28能够类似地检测根据不同于以太网协议的协议而格式化的其他主机系统信号的协议。
当兼容通信协议被识别(步骤44)后，协议处理机28根据被识别的通信协议来配置通信模块12(步骤66)。
图6的实施例示出了可被协议处理机28执行以配合主机通信控制器16的若干实现的方法，所述实现能够与协议处理机28进行自动协商从而确定兼容通信协议，包括兼容通信数据速率。在此实施例中，协议处理机28与主机通信控制器16进行自动协商从而从主机通信控制器16获得初始握手信息(步骤70)。例如，在一些实现中，主机通信控制器16和协议处理机28都被配置为根据在IEEE 802.3u标准中定义的技术进行自动协商来交换握手信息。在一个例子中，当主机通信控制器和协议处理机28根据1000 Based-X协议进行自动协商时，协议处理机28从主机通信控制器16获得配置寄存器基页(或config reg基页)，它所包含的比特指定以下字段的值：FD(full duplex，全双工)、HD(half-duplex，半双工)、PS1(PAUSE，暂停)、PS2(ASM DIR)以及RF(remote fault，远程错误)。
当从主机通信控制器16获得握手信息(步骤70)后，协议处理机28中止与主机通信控制器的进一步握手(步骤72)。例如，当主机通信控制器16根据1000 Base-X协议工作时，协议处理机28将主机通信模块16保持在空闲检测(idle detect)状态。这可以通过传输显示链路被打断或中断的真或假的接收器状态信号来获得，如在Andy Engel等人于2002年7月26日递交的美国专利申请No.10/205,773中描述的那样，该申请名称为“Multiple Protocol Handshaking Between Systems”(系统间多协议握手)。
接下来，协议处理机28与链路伙伴22进行自动协商(步骤74)。协议处理机28可以直接与链路伙伴22的MAC控制器进行自动协商，也可以通过被配置用于执行握手任务的通信模块(例如像自我配置通信模块12那样被配置的通信模块)来间接地与链路伙伴22的MAC控制器进行自动协商。在一个示例性实现中，通信模块12和链路伙伴22的通信模块被配置用于多协议握手，如在Andy Engel等人于2002年7月26日递交的美国专利申请No.10/205,773中描述的那样，该申请名称为“Multiple ProtocolHandshaking Between Systems”(系统间多协议握手)。在自动协商处理中，协议处理机28将从主机通信控制器16获得的初始握手信息传送至链路伙伴22。另外，协议处理机28和链路伙伴22就最佳通信设置达成一致。例如，当根据1000 Based-X协议工作时，所达成一致的设置指定了以下字段的值：FD(全双工)、HD(半双工)、PS1(暂停)、PS2(ASMDIR)以及RF(远程错误)。
如果链路伙伴22与主机系统14不兼容(步骤76)，则协议处理机28终止与主机通信控制器16的自动协商处理(步骤78)。如果链路伙伴22与主机系统14兼容(步骤76)，则协议处理机28以标准方式完成与主机通信控制器16的自动协商处理(步骤80)。可以通过传输表明连接被重新建立的真或假的接收器状态信号来恢复自动协商处理，如在AndyEngel等人于2002年7月26日递交的美国专利申请No.10/205,773中描述的那样，该申请名称为“Multiple Protocol Handshaking Between Systems”(系统间多协议握手)。在此处理中，协议处理机28通过协议处理机28和链路伙伴22达成一致的设置。另外，协议处理机28根据协商的协议和协商的数据速率来配置通信(步骤82)。最后，根据共同达成一致的设置在主机系统14和链路伙伴22之间建立链路。
这里描述的系统和方法并不局限于任何具体的硬件或软件配置，而是可以在任何计算或处理环境中实现，包括在数字电路中或在计算机硬件、固件或软件中。另外，所述系统和方法并不局限于任何具体的通信协议、标准、通信速度或通信介质。
其它实施例均在所附权利要求的范围中。

Claims (20)

1.一种通信模块，包括：
可以与主机系统的介质访问控制接口相连接的主机接口端口；
可以与网络介质相连接的网络介质接口端口；以及
协议处理机，所述协议处理机可操作用来识别与所述主机系统相兼容的通信协议，并且根据所述被识别的兼容通信协议，自适应地对所述主机接口端口和所述网络介质接口端口之间的通信进行自我配置。
2.如权利要求1所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来基于通过所述主机接口端口接收到的至少一个信号来识别所述兼容通信协议。
3.如权利要求2所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来检测通过所述主机接口端口接收到的信号的数据速率。
4.如权利要求3所述的通信模块，其中，所述协议处理机包括频率检测器。
5.如权利要求2所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来通过识别通过所述主机接口端口接收到的信号中的模式来识别所述兼容通信协议。
6.如权利要求5所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来识别通过所述主机接口端口接收到的信号的数据帧中的模式。
7.如权利要求5所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来识别通过所述主机接口端口接收到的信号中的自动协商初始化模式。
8.如权利要求1所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来与所述主机系统自动协商兼容通信协议。
9.如权利要求8所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来从所述主机系统获得初始握手信息。
10.如权利要求9所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来将所述初始握手信息传送到连接于所述网络介质的链路伙伴。
11.如权利要求10所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来与所述链路伙伴自动协商兼容通信协议。
12.如权利要求11所述的通信模块，其中，所述协议处理机可操作用来根据经自动协商的、与所述主机系统和所述链路伙伴都兼容的通信协议，对所述主机接口端口和所述网络介质接口端口之间的通信进行自适应地自我配置。
13.一种通信方法，包括：
识别与主机系统兼容的通信协议；以及
根据所述被识别的兼容通信协议，自适应地对通信模块的主机接口端口和所述通信模块的网络介质接口端口之间的通信进行自我配置。
14.如权利要求13所述的通信方法，其中，对所述兼容通信协议的识别是基于通过所述主机接口端口接收到的至少一个信号而进行的。
15.如权利要求14所述的通信方法，其中，对所述兼容通信协议的识别是基于对通过所述主机接口端口接收到的信号的数据速率的检测而进行的。
16.如权利要求14所述的通信方法，其中，对所述兼容通信协议的识别是基于对通过所述主机接口端口接收到的信号中的模式的识别而进行的。
17.如权利要求16所述的通信方法，其中，对所述兼容通信协议的识别是基于对通过所述主机接口端口接收到的信号的数据帧中的模式的识别而进行的。
18.如权利要求16所述的通信方法，其中，对所述兼容通信协议的识别是基于对通过所述主机接口端口接收到的信号的自动协商初始化模式的识别而进行的。
19.如权利要求13所述的通信方法，还包括与所述主机系统自动协商兼容通信协议。
20.如权利要求19所述的通信方法，其中，初始握手信息是在自动协商过程中，从所述主机系统获得的。
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