基于單片機(jī)控制的以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引 言

隨著計(jì)算機(jī)性能的提高及通信量的聚增，傳統(tǒng)局域網(wǎng)已經(jīng)越來(lái)越超出了自身負(fù)荷，交換式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，大大提高了局域網(wǎng)的性能。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)能顯著的增加帶寬，可以建立地理位置相對(duì)分散的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口可并行、安全、實(shí)時(shí)傳輸信息，而且性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)靈活、易于安裝、便于管理，能很好地滿足企業(yè)網(wǎng)和電信運(yùn)營(yíng)商寬帶接入的需求。

1 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的硬件設(shè)計(jì)

隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的安全性和高帶寬的需求，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的用途越來(lái)越廣。本交換機(jī)采用了AL101芯片的ROX總線，將3個(gè)8*換芯片連接起來(lái)，組成了1個(gè)24端*換機(jī)，滿足了用戶對(duì)多交換端口的需求。

1.1 電路性能要求

交換機(jī)的高速PCB電路板，在EMC和ESD上都有比較高的要求。它采用了75MHz、50MHz的高速時(shí)鐘，需要晶振的精度小于50PPM，同時(shí)時(shí)鐘需要通過(guò)時(shí)鐘分配電路送給不同的芯片，它需要分配的時(shí)鐘之間的相位差小于2ns。

交換機(jī)有24個(gè)10/100M自適應(yīng)端口，每個(gè)端口都能達(dá)到線速交換。根據(jù)用戶需要可對(duì)端口進(jìn)行10/100M速率、全/半雙工、流量控制、靜態(tài)MAC地址、鏡像、VLAN等設(shè)置。

1.2 交換機(jī)的原理框圖

本交換機(jī)的交換技術(shù)采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式，主要由接口單元、交換單元、管理單元、燈顯示單元和電源接口單元五部分組成。其組成的方框圖如圖1所示。

RJ45接口收到以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過(guò)變壓器隔離和阻抗匹配后送到PHY(物理接口芯片)，在此芯片中完成模擬信號(hào)到RMII接口的數(shù)字信號(hào)的變換，并獲得鏈路狀態(tài)、沖突、信息是否超長(zhǎng)，速率等信息。