CN201657014U - 双接口千兆以太网数据采集卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双接口千兆以太网数据采集卡，包括双端口以太网接口模块，以太网物理层处理模块，缓存模块，时间戳管理与系统同步处理模块，以太网帧处理模块，PCI接口处理模块；缓存模块与一以太网帧处理模块相连，时间戳管理与系统同步处理模块与一以太网帧处理模块相连，以太网帧处理模块与以太网物理层处理模块相连，用以完成以太网帧头定界处理，并对数据帧根据时间戳先后顺序进行排序然后存储到所述缓存模块中；PCI接口处理模块分别与以太网帧处理模块和缓存模块相连。本实用新型采用硬件缓存机制降低了丢失数据包的风险，采用时间戳精确了数据的时间管理，采用同步机制方便采集卡扩展，此外本实用新型能够严格保证接收数据的顺序，支持千兆光接口。
Description
技术领域
本实用新型属于电子领域，涉及一种双接口千兆以太网数据采集卡。
背景技术
现有的技术多使用普通计算机网卡进行以太网数据采集，普通网卡由于考虑到通用性，不是专门为数据采集系统而设计的，有如下不足：
1、普通网卡硬件没有缓存机制，丢失数据包的风险高；
普通网卡考虑到成本因素，没有使用专门的内存模块进行数据缓存，而是可能直接使用上位机的内存。普通网卡在收到一帧以太网数据包后必须将数据包发送到上位机，如果在上位机处理事务忙的时候，存在较大的丢弃数据包的风险。
2、系统效率低；
由于普通网卡每收到一帧数据需要立即传给上位机，上位机在网络流量高的情况下，需要不断响应网卡的请求，降低了系统的整体效率。
3、没有精确的时间戳；
时间戳是采集系统对收到的每一帧数据所做的时间标记，对采集系统来说是非常重要的，但是普通网卡不具有时间戳标记功能，一般需要上位机软件配合，但是一般的操作系统只能提供毫秒级的时间标记，不能满足以太网数据包微秒级时间戳标记要求。
4、没有同步机制，不能够扩展；
大部分以太网数据采集系统需要对多个接口进行采集分析，因为普通网卡没有同步机制，不能扩展到多个接口。
5、只有一个接口，无法严格保证接收数据的顺序；
普通网卡一般只有一个接口，而且没有时间戳功能，对于多个接口采集分析时无法分析两个不同的以太网接口传来的数据包的先后顺序。
6、不支持千兆光接口；
普通以太网卡只有电接口的形式，不能支持专业的通信领域常用的千兆光以太网接口的形式。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种主要用于高速以太网的双接口千兆以太网数据采集卡，可降低了丢失数据包的风险。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。
一种双接口千兆以太网数据采集卡，主要应用于高速以太网，包括双端口以太网接口模块和以太网物理层处理模块，所述采集卡还包括缓存模块，时间戳管理与系统同步处理模块，以太网帧处理模块，PCI接口处理模块；所述缓存模块与一以太网帧处理模块相连，用以存储数据；所述时间戳管理与系统同步处理模块与一以太网帧处理模块相连，用以对采集到的数据帧标记时间戳，并在多个双接口千兆以太网数据采集卡工作时对所有的双接口千兆以太网数据采集卡进行时间戳同步；所述以太网帧处理模块与所述以太网物理层处理模块相连，用以完成以太网帧头定界处理，并对数据帧根据时间戳先后顺序进行排序然后存储到所述缓存模块中；所述PCI接口处理模块分别与所述以太网帧处理模块和缓存模块相连，用以在所述以太网帧处理模块的控制下将缓存模块中的数据发送到上位机缓冲区，供上位机进行处理。
作为本实用新型的一种优选方案，所述采集卡还包括一与所述PCI接口处理模块相连的系统状态监控模块，用以跟踪以太网接口状态，板卡运行状态，并通过PCI接口处理模块为上位机提供查询接口。
作为本实用新型的另一种优选方案，所述双端口以太网接口模块与所述以太网物理层处理模块相连，用以将以太网的各个接口的信号采集到采集卡中。
作为本实用新型的再一种优选方案，所述以太网物理层处理模块分别与所述双端口以太网接口模块和以太网帧处理模块相连，用以将双端口以太网接口模块输出的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号输入给以太网帧处理模块进行处理。
作为本实用新型的再一种优选方案，所述时间戳管理与系统同步处理模块包括时间戳管理器，同步处理模块；所述时间戳管理器用以对采集到的每一帧数据标记纳秒级的时间戳；所述同步处理模块用以在多个双接口千兆以太网数据采集卡工作时对所有的双接口千兆以太网数据采集卡进行时间戳同步，确保所有双接口千兆以太网数据采集卡具备统一的时间戳。
作为本实用新型的再一种优选方案，所述双端口以太网接口模块包括光/电接口模块，光/电接口模块与采集卡外部的光以太网或电以太网接口相连，用以采集光/电信号，完成模拟信号到数字信号的转换，为太网物理层处理模块提供物理层数据。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用硬件缓存机制降低了丢失数据包的风险，采用时间戳精确了数据的时间管理，采用同步机制方便采集卡扩展，此外本实用新型能够严格保证接收数据的顺序，支持千兆光接口。
附图说明
图1为传统的以太网数据采集卡结构示意图；
图2为本实用新型所述的双接口千兆以太网数据采集卡结构示意图。
主要组件符号说明：
1、双接口千兆以太网数据采集卡； 11、双端口以太网接口模块；
12、以太网物理层处理模块； 13、以太网帧处理模块；
14、PCI接口处理模块； 15、缓存模块；
16、时间戳管理与系统同步处理模块； 17、系统状态监控模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种主要用于高速以太网的双接口千兆以太网数据采集卡，如图2所示，所述双接口千兆以太网数据采集卡1包括：双端口以太网接口模块11，以太网物理层处理模块12，以太网帧处理模块13，PCI接口处理模块14，缓存模块15，时间戳管理与采集卡同步模块16，系统状态监控模块17。
双端口以太网接口模块11与所述以太网物理层处理模块12相连，用以将以太网的各个接口的信号采集到采集卡中。所述双端口以太网接口模块包括光/电接口模块，光/电接口模块与采集卡外部的光以太网或电以太网接口相连，用以采集光/电信号，完成模拟信号到数字信号的转换，为太网物理层处理模块提供物理层数据。
所述以太网物理层处理模块12与所述以太网帧处理模块13相连，用以将双端口以太网接口模块输出的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号输入给以太网帧处理模块进行处理。
缓存模块15与以太网帧处理模块13相连，用以存储数据。
时间戳管理与系统同步处理模块16与以太网帧处理模块13相连，用以对采集到的数据帧标记时间戳并在多个双接口千兆以太网数据采集卡工作时对所有的双接口千兆以太网数据采集卡进行时间戳同步。所述时间戳管理与系统同步处理模块包括时间戳管理器，同步处理模块；所述时间戳管理器用以对采集到的每一帧数据标记纳秒级的时间戳；所述同步处理模块用以在多个双接口千兆以太网数据采集卡工作时对所有的双接口千兆以太网数据采集卡进行时间戳同步，确保所有双接口千兆以太网数据采集卡具备统一的时间戳。
以太网帧处理模块13与所述以太网物理层处理模块12相连，用以完成以太网帧头定界处理，并对数据帧根据时间戳先后顺序进行排序然后存储到所述缓存模块中。
PCI接口处理模块14分别与所述以太网帧处理模块13和缓存模块15相连，用以在所述以太网帧处理模块的控制下将缓存模块中的数据发送到上位机缓冲区，供上位机进行处理。
系统状态监控模块17与所述PCI接口处理模块相连的，用以跟踪以太网接口状态，板卡运行状态，并通过PCI接口处理模块为上位机提供查询接口。
本实施例所述的双接口千兆以太网数据采集卡1首先通过光/电接口模块将以太网的各个接口的信号通过模块11采集进入采集卡，然后由以太网物理层处理模块12将采集到的信号实现模拟到数字的转换，以太网帧处理模块13完成以太网帧头定界处理，并对多端口的数据帧根据时间戳先后顺序进行排序，再将以太网数据包存储到缓存模块15(DDR2 SDRAM)中，PCI接口处理模块14实现PCI接口协议功能，用以太网接口将缓存模块15中的数据发送到上位机缓冲区中，供上位机进行处理。
本实用新型具有以下优点：
1.采用硬件缓存机制，丢失数据包的风险低；
专门设计了128M DDR SDRAM缓存模块进行数据缓存，在收到一定数量的以太网数据包后，再将数据包发送到上位机，如果在上位机来不及响应请求，缓存模块可以继续缓存采集的数据，这样大大降低了采集时丢弃数据包的风险。
2.采集卡整体效率提高；
本实用新型采用了批量采集、批量传送到上位的机制，上位机在网络流量高的情况下，大大降低了采集卡响应请求的次数，从而提高了采集卡的整体效率。
3.精确的时间戳；
设计了纳秒级的时间管理器，对采集到的每一帧数据标记了纳秒级的时间戳，满足绝大部分的应用的需要。
4.采用同步机制，便于采集卡扩展；
5.每个卡上只有两个个接口，能够严格保证接收数据的顺序；
6.支持千兆光接口；
本实用新型采用了千兆光和千兆电兼容设计的光/电接口模块，能够满足通信领域数据采集的需求。
这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
Claims (3)
1.一种双接口千兆以太网数据采集卡，主要应用于高速以太网，包括双端口以太网接口模块和以太网物理层处理模块，其特征在于，所述采集卡还包括：
缓存模块，与一以太网帧处理模块相连，用以存储数据；
时间戳管理与系统同步处理模块，与一以太网帧处理模块相连，用以对采集到的数据帧标记时间戳，并在多个双接口千兆以太网数据采集卡工作时对所有的双接口千兆以太网数据采集卡进行时间戳同步；
以太网帧处理模块，与所述以太网物理层处理模块相连，用以完成以太网帧头定界处理，并对数据帧根据时间戳先后顺序进行排序然后存储到所述缓存模块中；
PCI接口处理模块，分别与所述以太网帧处理模块和缓存模块相连，用以在所述以太网帧处理模块的控制下将缓存模块中的数据发送到上位机缓冲区，供上位机进行处理。
2.根据权利要求1所述的双接口千兆以太网数据采集卡，其特征在于：所述时间戳管理与系统同步处理模块包括：
时间戳管理器，用以对采集到的每一帧数据标记纳秒级的时间戳；
同步处理模块，用以在多个双接口千兆以太网数据采集卡工作时对所有的双接口千兆以太网数据采集卡进行时间戳同步，确保所有双接口千兆以太网数据采集卡具备统一的时间戳。
3.根据权利要求1所述的双接口千兆以太网数据采集卡，其特征在于，所述双端口以太网接口模块包括光/电接口模块，光/电接口模块与采集卡外部的光以太网或电以太网接口相连，用以采集光/电信号，完成模拟信号到数字信号的转换，为太网物理层处理模块提供物理层数据。
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