CN206775530U - 一种基于arm+fpga架构的路由器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ARM+FPGA架构的路由器，所述路由器的结构包括三个模块：主控制模块、WAN口模块和LAN口模块，其中主控制模块包括主控芯片及其外围器件：主控芯片采用ARM+FPGA架构的处理器，外围器件包括DDR3内存芯片、Flash芯片、iNAND芯片、RS232电平转换芯片以及时钟复位芯片。本实用新型提供1个千兆WAN口、10个LAN口（包括8个百兆LAN口和2个千兆LAN口），与传统路由器设计方案相比具有数据处理速度快、网络管理功能丰富、性价比高，且可根据项目实际需求在FPGA中灵活实现所需功能的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及系统设计技术领域，具体涉及一种基于ARM+FPGA架构的路由器。
背景技术
目前对于实现网络管理和路由的功能，一种方案是CPU+switch芯片，这是一种比较传统的方案，该方案在CPU上运行操作系统对网络进行管理以及实现路由功能，switch芯片则负责网络数据的转发。该方案比较灵活，可通过更新操作系统便可加入新的功能和服务，但是随着各种网络数据爆炸性的增长，数据处理的时间越来越长，逐渐无法满足数据快速处理的需求。
另外一种方案是CPU+路由芯片，这种方案中CPU只负责网络管理的功能，路由功能由专用路由芯片来完成，专用路由芯片将路由算法和数据转发全部采用硬件来实现，但专用的路由芯片所能提供的功能比较固定，不能根据项目实际需求灵活调整，同时专用路由芯片一般价格比较高昂，使设备的成本大为增加。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型针对以上问题，为了提高路由器的处理速度，同时能够根据项目需求不同灵活配置，并使设备成本降低，提供一种基于ARM+FPGA架构的路由器。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种基于ARM+FPGA架构的路由器，所述路由器的结构包括三个模块：主控制模块、WAN口模块和LAN口模块，其中主控制模块包括主控芯片及其外围器件：
主控芯片采用ARM+FPGA架构的处理器，外围器件包括DDR3内存芯片、Flash芯片、iNAND芯片、RS232电平转换芯片以及时钟复位芯片，其中：
DDR3内存芯片和主控芯片的DDR3 controller相连，用于操作系统和应用程序的运行；
Flash芯片和主控芯片的memory controller相连，用于存放firmware文件；
iNAND芯片和主控芯片的SDIO controller相连作为应用程序的存储芯片；
RS232电平转换芯片和主控芯片的UART接口相连作为路由器的调试接口；
主控芯片的千兆MAC_1通过RGMII和千兆PHY芯片相连，构成路由器的WAN模块；
主控芯片的千兆MAC_2通过RGMII和switch芯片相连构成路由器的LAN模块；
主控芯片的SMI接口在FPGA内生成，用于对switch芯片寄存器进行配置管理。
所述WAN口模块包括：千兆PHY芯片和集成网络变压器的RJ45接口构成，其中：
千兆PHY芯片通过RGMII和主控芯片的千兆MAC_1相连，用于外部网络和主控芯片进行数据传输；
RJ45接口和千兆PHY芯片相连构成路由器的千兆WAN口。
所述LAN口模块包括：switch芯片、千兆PHY芯片以及集成网络变压器的RJ45接口。
所述Switch芯片内含8个百兆网口和3个千兆网口，其中百兆网口在芯片内部集成MAC和PHY，千兆网口能够配置成MAC或PHY模式。
所述千兆网口中，其中一个千兆网口配置为RGMII接口的PHY模式，并与主控芯片的千兆MAC_2相连作为与主控制模块进行数据传输的接口，另两个千兆网口配置为SGMII接口的MAC模式外接千兆PHY芯片。
所述Switch芯片的8个百兆网口和2个千兆PHY芯片连接RJ45网络接口，构成8个百兆LAN口和2个千兆LAN口，可灵活地满足不同场合的应用。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供1个千兆WAN口、10个LAN口（包括8个百兆LAN口和2个千兆LAN口），与传统路由器设计方案相比具有数据处理速度快、网络管理功能丰富、性价比高，且可根据项目实际需求在FPGA中灵活实现所需功能的优点。
附图说明
图1为本实用新型路由器设计功能框图。
具体实施方式
根据说明书附图，结合具体实施方式对本实用新型进一步说明：
实施例1
如图1所示，一种基于ARM+FPGA架构的路由器，所述路由器的结构包括三个模块：主控制模块、WAN口模块和LAN口模块，其中主控制模块包括主控芯片及其外围器件：
主控芯片采用ARM+FPGA架构的处理器，其中ARM主要负责系统的初始化、配置、管理以及运行上层应用程序，FPGA用于实现路由功能，且两者通过高速总线互连，这样既保留了ARM和FPGA独立设计的特点，又发挥了两者相互融合的优势；
外围器件包括DDR3内存芯片、Flash芯片、iNAND芯片、RS232电平转换芯片以及时钟复位芯片等，其中：
DDR3内存芯片和主控芯片的DDR3 controller相连，用于操作系统和应用程序的运行；
Flash芯片和主控芯片的memory controller相连，用于存放firmware文件；
iNAND芯片和主控芯片的SDIO controller相连作为应用程序的存储芯片；
RS232电平转换芯片和主控芯片的UART接口相连作为路由器的调试接口；
主控芯片的千兆MAC_1通过RGMII和千兆PHY芯片相连，构成路由器的WAN模块；
主控芯片的千兆MAC_2通过RGMII和switch芯片相连构成路由器的LAN模块；
主控芯片的SMI接口在FPGA内生成，用于对switch芯片寄存器进行配置管理。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例所述WAN口模块包括：千兆PHY芯片和集成网络变压器的RJ45接口构成，其中：
千兆PHY芯片通过RGMII和主控芯片的千兆MAC_1相连，用于外部网络和主控芯片进行数据传输；
RJ45接口和千兆PHY芯片相连构成路由器的千兆WAN口。
实施例3
在实施例1或2的基础上，本实施例所述LAN口模块包括：switch芯片、千兆PHY芯片以及集成网络变压器的RJ45接口。
实施例4
在实施例3的基础上，本实施例所述Switch芯片内含8个百兆网口和3个千兆网口，其中百兆网口在芯片内部集成MAC和PHY，千兆网口能够配置成MAC或PHY模式。
实施例5
在实施例4的基础上，本实施例所述千兆网口中，其中一个千兆网口配置为RGMII接口的PHY模式，并与主控芯片的千兆MAC_2相连作为与主控制模块进行数据传输的接口，另两个千兆网口配置为SGMII接口的MAC模式外接千兆PHY芯片。
实施例6
在实施例5的基础上，本实施例所述Switch芯片的8个百兆网口和2个千兆PHY芯片连接RJ45网络接口，构成8个百兆LAN口和2个千兆LAN口，可灵活地满足不同场合的应用。
实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种基于ARM+FPGA架构的路由器，其特征在于，所述路由器的结构包括三个模块：主控制模块、WAN口模块和LAN口模块，其中主控制模块包括主控芯片及其外围器件：
主控芯片采用ARM+FPGA架构的处理器，外围器件包括DDR3内存芯片、Flash芯片、iNAND芯片、RS232电平转换芯片以及时钟复位芯片，其中：
DDR3内存芯片和主控芯片的DDR3 controller相连，用于操作系统和应用程序的运行；
Flash芯片和主控芯片的memory controller相连，用于存放firmware文件；
iNAND芯片和主控芯片的SDIO controller相连作为应用程序的存储芯片；
RS232电平转换芯片和主控芯片的UART接口相连作为路由器的调试接口；
主控芯片的千兆MAC_1通过RGMII和千兆PHY芯片相连，构成路由器的WAN模块；
主控芯片的千兆MAC_2通过RGMII和switch芯片相连构成路由器的LAN模块；
主控芯片的SMI接口在FPGA内生成，用于对switch芯片寄存器进行配置管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于ARM+FPGA架构的路由器，其特征在于，所述WAN口模块包括：千兆PHY芯片和集成网络变压器的RJ45接口构成，其中：
千兆PHY芯片通过RGMII和主控芯片的千兆MAC_1相连，用于外部网络和主控芯片进行数据传输；
RJ45接口和千兆PHY芯片相连构成路由器的千兆WAN口。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于ARM+FPGA架构的路由器，其特征在于，所述LAN口模块包括：switch芯片、千兆PHY芯片以及集成网络变压器的RJ45接口。
4.根据权利要求3所述的一种基于ARM+FPGA架构的路由器，其特征在于，所述switch芯片内含8个百兆网口和3个千兆网口，其中百兆网口在芯片内部集成MAC和PHY，千兆网口能够配置成MAC或PHY模式。
5.根据权利要求4所述的一种基于ARM+FPGA架构的路由器，其特征在于，所述千兆网口中，其中一个千兆网口配置为RGMII接口的PHY模式，并与主控芯片的千兆MAC_2相连作为与主控制模块进行数据传输的接口，另两个千兆网口配置为SGMII接口的MAC模式外接千兆PHY芯片。
6.根据权利要求5所述的一种基于ARM+FPGA架构的路由器，其特征在于，所述Switch芯片的8个百兆网口和2个千兆PHY芯片连接RJ45网络接口，构成8个百兆LAN口和2个千兆LAN口，可灵活地满足不同场合的应用。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109857217A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-07 | 山东超越数控电子股份有限公司 | 一种基于申威处理器的计算机主板 |
| CN110730134A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-24 | 恒大智慧科技有限公司 | 一种路由器及网络连接系统 |
| CN113098764A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 深圳凌特华盛科技有限公司 | 一种基于arm处理器的分立式以太网管理系统 |
| CN117111539A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 杭州康吉森自动化科技有限公司 | 以太网物理层芯片的控制方法及装置 |
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