專利名稱：雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，用于實時網(wǎng)絡(luò)中多個設(shè)備的切換，使得多個設(shè)備能夠根據(jù)控制指令選擇接入網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
實時網(wǎng)絡(luò)中要求兩個冗余的設(shè)備都連接上網(wǎng)，但是由于交換機的端口數(shù)量有限， 兩個設(shè)備無法同時在連接交換機的一個端口上。對于飛控系統(tǒng)而言，設(shè)備的網(wǎng)卡本身即具有2個互為冗余的網(wǎng)口，兩個交換機構(gòu)成一套交換機，分別對應(yīng)一個設(shè)備的2個網(wǎng)口，形成A、B兩路通道。此時若要求再增加一臺冗余設(shè)備，則兩個設(shè)備只能擇一連接交換機的一個端口上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，用以實現(xiàn)同時連接多個設(shè)備和一套交換機，通過離散量控制選擇其中一個設(shè)備上網(wǎng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，設(shè)置于設(shè)備與交換機之間，所述設(shè)備、交換機均有兩個，每個設(shè)備的網(wǎng)卡本身即具有A、B兩個網(wǎng)口，兩個設(shè)備各自的A、B網(wǎng)口與A、B兩個交換機形成并行的A、B兩路數(shù)據(jù)傳輸通道；該雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)的主體為大規(guī)模FPGA， 所述大規(guī)模FPGA包括外部控制指令接收端口、發(fā)送控制模塊(TxCtrl)、接收控制模塊 (RxCtrl)、用以完成六個MAC的初始化配置的網(wǎng)絡(luò)配置模塊(NetCfg)以及對應(yīng)于四個網(wǎng)口和兩個交換機的共計六個MAC;所述發(fā)送控制模塊(TxCtrl)設(shè)置有A通道發(fā)送緩沖區(qū)和B 通道發(fā)送緩沖區(qū)，所述接收控制模塊(RxCtrl)設(shè)置有A通道接收緩沖區(qū)和B通道接收緩沖區(qū)；這樣，A通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)對應(yīng)于兩個設(shè)備的A通道網(wǎng)口和交換機A，B通道發(fā)送/ 接收緩沖區(qū)對應(yīng)于兩個設(shè)備的B通道網(wǎng)口和交換機B ；A通道上兩個設(shè)備的A網(wǎng)口經(jīng)A通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)與A交換機鏈接，B通道上兩個設(shè)備的B網(wǎng)口經(jīng)B通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)與B交換機鏈接。上述網(wǎng)絡(luò)配置模塊(NetCfg)主要包括鏈路速率配置、CRC配置、MAC地址配置、傳輸幀長配置以及看門狗控制電路。上述A通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)和B通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)均由靜態(tài)分配模式的多個子緩沖區(qū)組成，每個子緩沖區(qū)的第一個單元放置幀長度，其余單元放置幀數(shù)據(jù)。上述四個緩沖區(qū)的大小均為4096X32位，其中每個緩沖區(qū)由10個400X32位大小的子緩沖區(qū)組成。上述兩個設(shè)備互為備份，也可以是不同的工作設(shè)備。本發(fā)明具有以下優(yōu)點該實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)具有低延遲的特性，能夠?qū)崟r地在交換機和設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)，保證網(wǎng)絡(luò)的確定性。
通過離散量控制選擇其中一個設(shè)備上網(wǎng)，另一個設(shè)備處于熱備份狀態(tài)。一旦需要切換，離散量電平狀態(tài)改變，實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)切換熱備份的設(shè)備(另一個設(shè)備)接到交換機上網(wǎng)。


圖1是實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)連接關(guān)系圖；圖2是實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)原理框圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)為雙余度以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，每個設(shè)備支持A、B兩個以太網(wǎng)物理端口，分別連接到兩臺實時以太網(wǎng)交換機(交換機A和交換機B)上。實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)用于互為備份的2臺設(shè)備連接到一套交換機提供連接通路，其連接關(guān)系如圖1所示。 外部監(jiān)控對兩個設(shè)備(網(wǎng)卡)進行判斷，通過向雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)發(fā)送外部控制指令，選擇確定其中的一個設(shè)備與交換機建立鏈接。實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)采用大規(guī)模FPGA實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)選擇通過MAC層數(shù)據(jù)接口的選擇控制實現(xiàn)，如圖2所示。實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)包括6個MAC、1個網(wǎng)絡(luò)配置模塊(NetCfg)U個發(fā)送控制模塊(TxCtrl)和1個接收控制模塊(RxCtrl)。網(wǎng)絡(luò)配置模塊完成6個MAC的初始化配置等工作，主要配置內(nèi)容包括a.鏈路速率配置根據(jù)10M/100M_IN信號，高電平配置為100Mbps，低電平配置為 IOMbps ；b. CRC配置配置各個MAC不進行CRC的判斷、處理和增加，保持原始幀在交換機和端系統(tǒng)之間的傳輸；c. MAC地址配置配置各個MAC初始地址為00-00-00-00-00-00，設(shè)置MAC發(fā)送幀時不進行MAC地址的填充；d.傳輸幀長配置配置MAC不限制傳輸幀的長度，即便通信中出現(xiàn)了小于64字節(jié)或者大于1518字節(jié)的幀，也直接傳輸?shù)侥康亩?。此外，網(wǎng)絡(luò)配置模塊還進行看門狗的控制，按照Is的周期喂狗?？撮T狗輸出低電平時復(fù)位整個模塊。發(fā)送控制模塊TxCtrl實現(xiàn)從ESl或者ES2接收幀，經(jīng)過緩沖后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)選擇信號 QH_LINE_IN(來自外部控制指令)，將幀傳輸給交換機，當(dāng)QH_LINE_IN為高電平時接收ESl 的幀，為低電平時接收ES2的幀。TxCtrl包含2個緩沖區(qū)TX_buf，分別用于通道A和通道 B。每個TX_buf大小4096 X 32位，包含10個緩沖區(qū)，每個400 X 32位大小。緩沖區(qū)第一個單元放幀長度，之后放幀數(shù)據(jù)。通過讀寫指針TX_bUf_write和TX_buf_read控制緩沖區(qū)的讀寫訪問，初始時TX_buf_write和TX_buf_read都為0，ES發(fā)送時修改寫指針TX_buf_ write,發(fā)送邏輯取數(shù)據(jù)傳遞給連接交換機的MAC時修改讀指針TX_buf_read。通過指針狀態(tài)判斷緩沖區(qū)的空滿，滿時丟棄ES發(fā)送幀直到緩沖區(qū)不滿。接收控制模塊RxCtrl實現(xiàn)從交換機接收幀，經(jīng)過緩沖后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)選擇信號QH_ LINE_IN將幀傳輸給ESl或者ES2，當(dāng)QH_LINE_IN為高電平時傳輸給ES1，為低電平時傳輸給ES2。RxCtrl包含2個緩沖區(qū)RX_buf，分別用于通道A和通道B。RX_buf大小4096 X 32位，包含10個緩沖區(qū)，每個400X32位大小。緩沖區(qū)第一個單元放幀長度，之后放幀數(shù)據(jù)。 通過讀寫指針RX_buf_write和RX_buf_read控制緩沖區(qū)的讀寫訪問，初始時RX_buf_write 和RX_buf_read都為0，之后隨著來自交換機幀的接收修改寫指針RX_buf_write，接收控制邏輯取數(shù)據(jù)時修改讀指針RX_buf_read。同時通過指針狀態(tài)判斷緩沖區(qū)的空滿，滿時丟棄新接收的幀直到緩沖區(qū)不滿。
權(quán)利要求
1.雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，設(shè)置于設(shè)備與交換機之間，所述設(shè)備、交換機均有兩個， 每個設(shè)備的網(wǎng)卡本身即具有A、B兩個網(wǎng)口，兩個設(shè)備各自的A、B網(wǎng)口與A、B兩個交換機形成并行的A、B兩路數(shù)據(jù)傳輸通道；其特征在于該雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)的主體為大規(guī)模FPGA，所述大規(guī)模FPGA包括外部控制指令接收端口、發(fā)送控制模塊(TxCtrl)、接收控制模塊(RxCtrl)、用以完成六個MAC的初始化配置的網(wǎng)絡(luò)配置模塊(NetCfg)以及對應(yīng)于四個網(wǎng)口和兩個交換機的共計六個MAC ；所述發(fā)送控制模塊(TxCtrl)設(shè)置有A通道發(fā)送緩沖區(qū)和B通道發(fā)送緩沖區(qū)，所述接收控制模塊(RxCtrl)設(shè)置有A通道接收緩沖區(qū)和B通道接收緩沖區(qū)；A通道上兩個設(shè)備的A網(wǎng)口經(jīng)A通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)與A交換機鏈接，B通道上兩個設(shè)備的B網(wǎng)口經(jīng)B通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)與B交換機鏈接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)配置模塊 (NetCfg)包括鏈路速率配置、CRC配置、MAC地址配置、傳輸幀長配置以及看門狗控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，其特征在于所述A通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)和B通道發(fā)送/接收緩沖區(qū)均由靜態(tài)分配模式的多個子緩沖區(qū)組成，每個子緩沖區(qū)的第一個單元放置幀長度，其余單元放置幀數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，其特征在于四個緩沖區(qū)的大小均為4096X32位，其中每個緩沖區(qū)由10個400X32位大小的子緩沖區(qū)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，其特征在于兩個設(shè)備互為備份或者是不同的工作設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)，用以實現(xiàn)同時連接多個設(shè)備和一套交換機，通過離散量控制選擇其中一個設(shè)備上網(wǎng)。該雙余度實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)的主體為大規(guī)模FPGA，所述大規(guī)模FPGA包括外部控制指令接收端口、發(fā)送控制模塊、接收控制模塊、用以完成六個MAC的初始化配置的網(wǎng)絡(luò)配置模塊以及對應(yīng)于四個網(wǎng)口和兩個交換機的共計六個MAC。本發(fā)明具有低延遲的特性，一旦需要切換，離散量電平狀態(tài)改變，實時網(wǎng)絡(luò)選擇系統(tǒng)切換另一臺設(shè)備連接到交換機上網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò)的確定性。
文檔編號H04L12/24GK102347910SQ20111037921
公開日2012年2月8日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者張立輝, 田園, 陳長勝 申請人:中國航空工業(yè)集團公司第六三一研究所