CN203827377U - 可根据报文类型自动调整发送策略的多网口fpga网卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，包括FPGA功能电路，所述FPGA功能电路向外引出8个并行的MII接口和8个并行的中断引脚；所述FPGA功能电路包括报文类型识别电路和报文发送策略电路，所述报文类型识别电路对输入报文进行报文类型识别，所述报文发送策略电路根据报文类型为输入报文选择发送策略；8个并行的MII接口根据发送策略对输入报文进行并行输出。本案的网卡以FPGA芯片为核心，实现了报文类型识别、自动发送策略实施、并行处理数据写入和多网口严格同步发送，不仅减轻了DSP负载、提高了系统保护动作的执行速度，而且根据不同报文类型严格了发送时序，实现了运行效率的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，用于数字化变电站内的智能保护主机装置。
背景技术
现实的数字化变电站中的数据采集和数据传输普遍采用以太网传输方式，其实现方式多为使用现成的ASIC MAC芯片，例如：DP83640、BCM5241等。这样的ASIC MAC芯片并非是专门用于智能化变电站保护装置的，并不符合智能化变电站保护装置对于数据传输的要求，主要缺陷在于对于需要发送的GOOSE和IEC61850-9-2报文无法主动识别，对于不同类型报文的发送需求无法做到自动操作，另外对于多个网口通道发送报文需要依次写入数据，由于写入各个通道数据的过程存在时间差所以多个网口的发送时刻存在明显的时间抖动，现实中的以上缺陷导致DSP在运行过程中负载过重，发送时刻抖动影响测量精度降低了保护装置性能。在某些应用场合下，甚至有使得保护装置失效的风险。
实用新型内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，是一种基于FPGA实现的符合智能化变电站保护要求的新型报文发送装置。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，包括FPGA功能电路，所述FPGA功能电路向外引出8个并行的MII接口和8个并行的中断引脚；
所述FPGA功能电路包括报文类型识别电路和报文发送策略电路；
所述报文类型识别电路对输入报文进行报文类型识别，包括GOOSE报文类型识别电路和IEC61850-9-2报文类型识别电路；
所述报文发送策略电路根据报文类型为输入报文选择发送策略，包括GOOSE报文发送策略电路和IEC61850-9-2报文发送策略电路；
所述8个并行的MII接口根据发送策略对输入报文进行并行输出；
所述8个MII接口和8个中断引脚一一对应。
相较于现有技术，该网卡增加了报文类型识别电路，能够主动对报文类型进行识别，这样就能够自主选择发送策略；同时，该网卡采用了一种并行输出的方式对输入报文进 行输出，即能够并行处理一次性写入的报文数据，并根据具体的发送策略，同时命令多网口发送通道同时发送，做到多网口发送时间差控制在几个纳秒之内。
具体的，GOOSE报文内容中的Ethtyp为0x88b8、appid为0x3fff，所述GOOSE报文类型识别电路采用比较器对输入报文进行报文类型识别，判断输入报文是否为GOOSE报文；IEC61850-9-2报文内容中的Ethtyp为0x88ba、appid为0x4000～0xffff，所述IEC61850-9-2报文类型识别电路采用比较器对输入报文进行报文类型识别，判断输入报文是否为IEC61850-9-2报文。该方案中采用的是一种硬件实现方法，也可以采用软件进行实现，实现的原理相同。
该网卡采用的两种发送策略与现有的策略相同：GOOSE报文用于保护跳闸信号的传输，需要即时发送以减少保护跳闸反应时间，因此GOOSE报文发送策略电路为即写即发的发送策略；IEC61850-9-2报文用于测量，需要延时发送，因此IEC61850-9-2报文发送策略电路为延时一个以上中断的发送策略。
有益效果：本实用新型提供的可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，相对于现有技术，具有如下优点：
1、可以自动识别报文类型并且根据不同类型的需求自动选择发送策略，符合数字化变电站智能保护的应用要求；
2、采用并行输出方式进行数据传输，对于高前端的DSP效率有很大作用；
3、采用并行输出方式进行数据传输，真正做到了多个数据通道严格同时发送的目的，对于满足时序要求严格的应用场合起到了关键作用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的应用实例。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示为一种可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，包括FPGA功能电路，所述FPGA功能电路向外引出8个并行的MII接口和8个并行的中断引脚；
所述FPGA功能电路包括报文类型识别电路和报文发送策略电路；
所述报文类型识别电路对输入报文进行报文类型识别，包括GOOSE报文类型识别电路和IEC61850-9-2报文类型识别电路；
所述报文发送策略电路根据报文类型为输入报文选择发送策略，包括GOOSE报文发送策略电路和IEC61850-9-2报文发送策略电路；
所述8个并行的MII接口根据发送策略对输入报文进行并行输出；
所述8个MII接口和8个中断引脚一一对应。
具体的，GOOSE报文内容中的Ethtyp为0x88b8、appid为0x3fff，所述GOOSE报文类型识别电路采用比较器对输入报文进行报文类型识别，判断输入报文是否为GOOSE报文；IEC61850-9-2报文内容中的Ethtyp为0x88ba、appid为0x4000～0xffff，所述IEC61850-9-2报文类型识别电路采用比较器对输入报文进行报文类型识别，判断输入报文是否为IEC61850-9-2报文。
具体的，所述GOOSE报文发送策略电路为即写即发的发送策略，所述IEC61850-9-2报文发送策略电路为延时一个以上中断的发送策略。
如图2所示，为本实用新型的一种应用实例，具体为用于数字化变电站的智能保护装置的主CPU板卡，包括网络DSP电路、保护DSP电路、FPGA功能电路、网络PHY电路和光纤收发器，所述网络DSP电路与保护DSP电路之间通过内部千兆交换机进行通信，所述网络DSP电路与FPGA功能电路之间通过LocalBus进行通信，所述FPGA功能电路向外引出8个并行的MII接口，每个MII接口连接一个网络PHY电路，每个网络PHY电路独立连接一个光线收发器，光线收发器连接板卡外部的以太光纤网，所述FPGA功能电路同时向外引出8个并行的中断引脚，8个并行的中断引脚接入网络DSP电路。
网络DSP电路和保护DSP电路作为微处理器电路，采用ADI公司专用的DSP处理芯片BlackfinBF544；FPGA功能电路采用Altera公司的CycloneIII系列FPGA芯片，比如：EP3C40F484I8；网络PHY电路采用National Semiconductor公司的DP83640；光纤收发器采用AVAGO公司的AFBR-5803。
该主CPU板卡的工作原理为：网络DSP电路实现网络报文接收，对IEC61850-9-2报文和GOOSE报文进行解码、运算，通过内部千兆交换机和保护DSP电路进行实时数据交换；网络DSP电路接收保护DSP电路的跳闸命令，形成GOOSE报文后，发送给FPGA功能电路实现对智能断路器的控制，同时完成事件记录、录波等功能。
网络DSP电路和保护DSP电路之间通信基于内部千兆交换机，实时交换数据。保护DSP电路获取网络DSP电路采样和开关位置信息后，进行对应保护逻辑判断，形成 控制指令，再实时传输给网络DSP电路，实现对智能断路器的控制。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，其特征在于：包括FPGA功能电路，所述FPGA功能电路向外引出8个并行的MII接口和8个并行的中断引脚；
所述FPGA功能电路包括报文类型识别电路和报文发送策略电路；
所述报文类型识别电路对输入报文进行报文类型识别，包括GOOSE报文类型识别电路和IEC61850-9-2报文类型识别电路；
所述报文发送策略电路根据报文类型为输入报文选择发送策略，包括GOOSE报文发送策略电路和IEC61850-9-2报文发送策略电路；
所述8个并行的MII接口根据发送策略对输入报文进行并行输出；
所述8个MII接口和8个中断引脚一一对应。
2.根据权利要求1所述的可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，其特征在于：GOOSE报文内容中的Ethtyp为0x88b8、appid为0x3fff，所述GOOSE报文类型识别电路采用比较器对输入报文进行报文类型识别，判断输入报文是否为GOOSE报文；IEC61850-9-2报文内容中的Ethtyp为0x88ba、appid为0x4000～0xffff，所述IEC61850-9-2报文类型识别电路采用比较器对输入报文进行报文类型识别，判断输入报文是否为IEC61850-9-2报文。
3.根据权利要求1所述的可根据报文类型自动调整发送策略的多网口FPGA网卡，其特征在于：所述GOOSE报文发送策略电路为即写即发的发送策略，所述IEC61850-9-2报文发送策略电路为延时一个以上中断的发送策略。
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| CN116668375A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 新华三技术有限公司 | 一种报文分流方法、装置、网络设备及存储介质 |
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