CN204795074U - 一种多接口快速网络报文采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多接口快速网络报文采集装置，属于网络数据采集技术领域，其包括用于协调运算的CPU芯片、FPGA芯片、可插拔的数据接口板、时钟源和板载内存；所述数据接口板包括光纤接口板和网络接口板至少一种以上；所述数据接口板的输入端与外部的交换机连接，所述数据接口板的输出端经FPGA芯片后接CPU芯片数据输入端，所述CPU芯片的扩展接口与板载内存的数据端双向连接，所述CPU芯片的时钟接口与时钟源连接，所述CPU芯片的输出端与外部的网络记录仪连接。本实用新型的优点是数据处理完整可靠、抗干扰力强、功耗低且能够兼容多种数据采集通讯接口。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于智能变电站的网络报文采集处理装置，具体涉及一种多接口快速网络报文采集装置，属于网络数据采集技术领域。
背景技术
随着智能变电站技术的发展与推广，网络分析仪这种产品变得越来越重要，用以应对复杂的网络结构带来的网络故障高发现象。但是，现有的网络分析仪中只重视报文的处理与展示，对于基本的快速、完整的要求反而难以满足。而且大多数网络分析仪只支持光口，或者接口类型固定，更换接口需要进行换机处理，使用不便，且容易造成接口产品的浪费。而且不能够适应很多老式变电站的网络结构，也给调试带来了很大麻烦。
针对于上述问题，急需一种能够提高报文采集准确率和实效性的多接口快速网络报文采集装置，同时具有接口的可扩展性来适应工程需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种数据处理完整可靠、抗干扰力强、功耗低且兼容多种数据采集通讯接口的快速网络报文采集装置。
本实用新型采用如下技术方案：
一种多接口快速网络报文采集装置，其包括用于协调运算的CPU芯片、FPGA芯片、可插拔的数据接口板、时钟源和板载内存；所述数据接口板包括光纤接口板和网络接口板至少一种以上；所述数据接口板的输入端与外部的交换机连接，所述数据接口板的输出端经FPGA芯片后接CPU芯片数据输入端，所述CPU芯片的扩展接口与板载内存的数据端双向连接，所述CPU芯片的时钟接口与时钟源连接，所述CPU芯片的输出端与外部的网络记录仪连接。
进一步的，所述数据接口板包括MAC芯片、MII媒体独立接口、PHY芯片、网络变压器和接口模块；所述接口模块包括RJ45网络接口和/或光纤接口；外部的所述交换机连接所述RJ45网络接口和/或光纤接口的输入端，所述RJ45网络接口和/或光纤接口经网络变压器接PHY芯片的数据端，所述PHY芯片经MII媒体独立接口接MAC芯片的通讯端，所述MAC芯片通过可插拔的PCI-E总线与FPGA芯片通讯。
进一步的，所述FPGA芯片与数据接口板之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述FPGA芯片与数据接口板之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述CPU芯片和FPGA芯片之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述CPU芯片分别与FPGA芯片、板载内存和时钟源通过PCI-E总线连接。
进一步的，所述FPGA芯片和/或板载内存上还设置有通信网口。
本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型采用CPU芯片和FPGA芯片联合使用，保证强数据处理能力，运行稳定可靠性和抗干扰能力，极大提高了监测记录单元的数据的吞吐能力、处理实时性动态响应特性；采用PHY芯片通过网络变压器连接到RJ45网络接口和/或光纤接口来与外部的交换机进行数据交换,而后PHY芯片和MAC芯片之间通过MII媒体独立接口进行相互通讯，MAC芯片通过可插拔的PCI-E总线与FPGA芯片进行高速通讯,这种独立式的采集板设计能够使现场配置非常灵活，有利于工程应用。
（2）本实用新型采用可配置的数据接口板，其由若干块相互独立的以太网插件组成，每块以太网插件均可选择配置光口和电口，即光纤接口板和网络接口板，实现多接口传输，使得能够同时兼容了智能变电站的光纤通讯和传统变电站的网络电缆通讯模式，在实际工程应用中可以随时更换以太网插件，即使变电站配置与订货不符合，也能通过更换以太网插件快速的解决问题，增加了可扩展性，更能适应工程需求。
（3）本实用新型中的CPU芯片处理过程中使用扩展的板载内存协助处理，以保证在大量网络报文同时涌入时也不会发生丢包的现象。
（4）本实用新型采用PCI-E总线完成CPU芯片与各个设备的连接，确保快速、完整的报文传送。
（5）本实用新型中FPGA芯片和/或板载内存上设置有用于与外部设备远程通讯的通信网口，极大提高了数据的输入/输出能力。
（6）本实用新型采用电力专用无风扇嵌入式设备结构，其无风扇的设计成功解决了噪音与散热问题；其低功耗工作、运行可靠、强大运算能力，能于任何恶劣环境下，保证数据采集的质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为网络接口板的结构示意图。
图3为光纤接口板的结构示意图。
其中，1CPU芯片、2FPGA芯片、3光纤接口板、4网络接口板、5时钟源、6板载内存、7MAC芯片、8MII媒体独立接口、9PHY芯片、10网络变压器、11-1RJ45网络接口、11-2光纤接口。
具体实施方式
下面结合图1~图3对本实用新型作进一步说明。
实施例1，参照图1~图3：其包括用于协调运算的CPU芯片1、FPGA芯片2、可插拔的数据接口板、时钟源5和板载内存6；所述时钟源5为精密时钟源；所述数据接口板包括光纤接口板3和网络接口板4各4块；所述数据接口板的输入端与外部的交换机连接，所述数据接口板的输出端经FPGA芯片2后接CPU芯片1数据输入端，所述CPU芯片1的扩展接口与板载内存6的数据端双向连接，所述CPU芯片1的时钟接口与时钟源5连接，所述CPU芯片1的输出端与外部的网络记录仪连接。
进一步的，所述数据接口板包括MAC芯片7、MII媒体独立接口8、PHY芯片9、网络变压器10和接口模块；若所述数据接口板为光纤接口板3，则对应的接口模块为RJ45网络接口11-1，若所述数据接口板为网络接口板4，则对应的接口模块为光纤接口11-2；当然，本实施例中可以同时包括光纤接口板3和网络接口板4；外部的所述交换机连接所述RJ45网络接口11-1和/或光纤接口11-2的输入端，所述RJ45网络接口11-1和/或光纤接口11-2经网络变压器10接PHY芯片9的数据端，所述PHY芯片9经MII媒体独立接口8接MAC芯片7的通讯端，所述MAC芯片7通过可插拔的PCI-E总线与FPGA芯片2通讯，数据接口板实现由8块独立的以太网插件组成，每块插件均可选择配置光口和电口，同时兼容了新型变电站的光纤通讯和传统变电站的网络电缆通讯模式。
进一步的，所述FPGA芯片2与数据接口板之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述CPU芯片1和FPGA芯片2之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述CPU芯片1和板载内存6之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述CPU芯片1和时钟源5之间采用PCI-E总线连接。
进一步的，所述CPU芯片1分别与FPGA芯片2、板载内存6和时钟源5通过PCI-E总线连接。
进一步的，所述FPGA芯片2和/或板载内存6上还设置有用于与外部设备远程通讯的通信网口。
本实用新型的工作原理及工作过程如下：
本实用新型使用了CPU芯片1加FPGA芯片2的新型集成电路，保证强数据处理能力，运行稳定可靠性和抗干扰能力；数据收集处理系统采用全嵌入式设计方法，采用源码开放的Linux嵌入式实时操作系统，多CPU协调运算处理系统，极大提高了监测记录单元的数据的吞吐能力、处理实时性动态响应特性。
本实用新型采用电力专用无风扇嵌入式设备，其无风扇的设计成功解决了噪音与散热问题；其低功耗工作、运行可靠、强大运算能力。使得于任何恶劣环境下，保证数据采集的质量。
本实用新型创新性的设计了可配置的用于采集的数据接口板，数据接口板若干块独立的以太网插件组成，每块插件均可选择配置光口和电口，同时兼容了新型变电站的光纤通讯和传统变电站的网络电缆通讯模式。在实际工程应用中，可以随时更换插件，即使变电站配置与订货不符合，也能通过更换插件快速的解决问题。
本实用新型的优势是，通过CPU芯片1和FPGA芯片2的电路设计和多CPU协调运算处理系统，以及接口独立模块化的硬件设计，保证了现场报文采集的完整性、实效性、便捷性。CPU芯片1和FPGA芯片2采用全嵌入式设计方法，采用源码开放的Linux嵌入式实时操作系统，多CPU协调运算处理系统，极大提高了监测记录单元的数据的吞吐能力、处理实时性动态响应特性。
本实用新型已经在大批量现场实际工程中使用，具有较好的效果。
在图1~图3中，FPGA芯片2通过可插拔的光纤接口板3和网络接口板4将外接交换机的报文完整、快速地传递给CPU芯片1进行处理，CPU芯片1将采集到的报文用精密的时钟源5打上时标，通过PCI-E数据总线送给外接的网络记录仪使用，CPU芯片1处理过程中使用扩展的板载内存6协助处理，以保证在大量网络报文同时涌入时也不会发生丢包的现象。
在图2和图3中，所述PHY芯片9通过网络变压器10连接到RJ45网络接口11-1或光纤接口11-2来与交换机进行数据交换，而后PHY芯片9和MAC芯片7之间通过MII媒体独立接口8进行相互通讯，MAC芯片7通过可插拔的PCI-E总线与FPGA芯片2进行高速通讯。这种独立式的采集板设计能够使现场配置非常灵活，有利于工程应用。
以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：其包括用于协调运算的CPU芯片（1）、FPGA芯片（2）、可插拔的数据接口板、时钟源（5）和板载内存（6）；所述数据接口板包括光纤接口板（3）和网络接口板（4）至少一种以上；所述数据接口板的输入端与外部的交换机连接，所述数据接口板的输出端经FPGA芯片（2）后接CPU芯片（1）数据输入端，所述CPU芯片（1）的扩展接口与板载内存（6）的数据端双向连接，所述CPU芯片（1）的时钟接口与时钟源（5）连接，所述CPU芯片（1）的输出端与外部的网络记录仪连接。
2.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述数据接口板包括MAC芯片（7）、MII媒体独立接口（8）、PHY芯片（9）、网络变压器（10）和接口模块；所述接口模块包括RJ45网络接口（11-1）和/或光纤接口（11-2）；外部的所述交换机连接所述RJ45网络接口（11-1）和/或光纤接口（11-2）的输入端，所述RJ45网络接口（11-1）和/或光纤接口（11-2）经网络变压器（10）接PHY芯片（9）的数据端，所述PHY芯片（9）经MII媒体独立接口（8）接MAC芯片（7）的通讯端，所述MAC芯片（7）通过可插拔的PCI-E总线与FPGA芯片（2）通讯。
3.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述FPGA芯片（2）与数据接口板之间采用PCI-E总线连接。
4.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述CPU芯片（1）和FPGA芯片（2）之间采用PCI-E总线连接。
5.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述CPU芯片（1）和板载内存（6）之间采用PCI-E总线连接。
6.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述CPU芯片（1）和时钟源（5）之间采用PCI-E总线连接。
7.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述CPU芯片（1）分别与FPGA芯片（2）、板载内存（6）和时钟源（5）通过PCI-E总线连接。
8.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述FPGA芯片（2）和/或板载内存（6）上还设置有通信网口。
9.根据权利要求1所述的一种多接口快速网络报文采集装置，其特征在于：所述CPU芯片（1）和FPGA芯片（2）为全嵌入式设备结构。
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| CN201520354589.5U CN204795074U (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 一种多接口快速网络报文采集装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110995388A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-10 | 电子科技大学 | 一种分布式的共享时钟触发调延系统 |
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2015
- 2015-05-28 CN CN201520354589.5U patent/CN204795074U/zh not_active Expired - Fee Related
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