专利名称：双余度实时网络选择系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实时网络选择系统，用于实时网络中多个设备的切换，使得多个设备能够根据控制指令选择接入网络。
背景技术：
实时网络中要求两个冗余的设备都连接上网，但是由于交换机的端口数量有限， 两个设备无法同时在连接交换机的一个端口上。对于飞控系统而言，设备的网卡本身即具有2个互为冗余的网口，两个交换机构成一套交换机，分别对应一个设备的2个网口，形成A、B两路通道。此时若要求再增加一台冗余设备，则两个设备只能择一连接交换机的一个端口上。
发明内容
本发明旨在提供一种实时网络选择系统，用以实现同时连接多个设备和一套交换机，通过离散量控制选择其中一个设备上网。本发明的技术方案如下双余度实时网络选择系统，设置于设备与交换机之间，所述设备、交换机均有两个，每个设备的网卡本身即具有A、B两个网口，两个设备各自的A、B网口与A、B两个交换机形成并行的A、B两路数据传输通道；该双余度实时网络选择系统的主体为大规模FPGA， 所述大规模FPGA包括外部控制指令接收端口、发送控制模块(TxCtrl)、接收控制模块 (RxCtrl)、用以完成六个MAC的初始化配置的网络配置模块(NetCfg)以及对应于四个网口和两个交换机的共计六个MAC;所述发送控制模块(TxCtrl)设置有A通道发送缓冲区和B 通道发送缓冲区，所述接收控制模块(RxCtrl)设置有A通道接收缓冲区和B通道接收缓冲区；这样，A通道发送/接收缓冲区对应于两个设备的A通道网口和交换机A，B通道发送/ 接收缓冲区对应于两个设备的B通道网口和交换机B ；A通道上两个设备的A网口经A通道发送/接收缓冲区与A交换机链接，B通道上两个设备的B网口经B通道发送/接收缓冲区与B交换机链接。上述网络配置模块(NetCfg)主要包括链路速率配置、CRC配置、MAC地址配置、传输帧长配置以及看门狗控制电路。上述A通道发送/接收缓冲区和B通道发送/接收缓冲区均由静态分配模式的多个子缓冲区组成，每个子缓冲区的第一个单元放置帧长度，其余单元放置帧数据。上述四个缓冲区的大小均为4096X32位，其中每个缓冲区由10个400X32位大小的子缓冲区组成。上述两个设备互为备份，也可以是不同的工作设备。本发明具有以下优点该实时网络选择系统具有低延迟的特性，能够实时地在交换机和设备之间传递数据，保证网络的确定性。
通过离散量控制选择其中一个设备上网，另一个设备处于热备份状态。一旦需要切换，离散量电平状态改变，实时网络选择系统切换热备份的设备(另一个设备)接到交换机上网。
图1是实时网络选择系统连接关系图；图2是实时网络选择系统原理框图。
具体实施例方式本发明提出的实时网络选择系统为双余度以太网网络，每个设备支持A、B两个以太网物理端口，分别连接到两台实时以太网交换机(交换机A和交换机B)上。实时网络选择系统用于互为备份的2台设备连接到一套交换机提供连接通路，其连接关系如图1所示。 外部监控对两个设备(网卡)进行判断，通过向双余度实时网络选择系统发送外部控制指令，选择确定其中的一个设备与交换机建立链接。实时网络选择系统采用大规模FPGA实现，网络选择通过MAC层数据接口的选择控制实现，如图2所示。实时网络选择系统包括6个MAC、1个网络配置模块(NetCfg)U个发送控制模块(TxCtrl)和1个接收控制模块(RxCtrl)。网络配置模块完成6个MAC的初始化配置等工作，主要配置内容包括a.链路速率配置根据10M/100M_IN信号，高电平配置为100Mbps，低电平配置为 IOMbps ；b. CRC配置配置各个MAC不进行CRC的判断、处理和增加，保持原始帧在交换机和端系统之间的传输；c. MAC地址配置配置各个MAC初始地址为00-00-00-00-00-00，设置MAC发送帧时不进行MAC地址的填充；d.传输帧长配置配置MAC不限制传输帧的长度，即便通信中出现了小于64字节或者大于1518字节的帧，也直接传输到目的端。此外，网络配置模块还进行看门狗的控制，按照Is的周期喂狗。看门狗输出低电平时复位整个模块。发送控制模块TxCtrl实现从ESl或者ES2接收帧，经过缓冲后根据网络选择信号 QH_LINE_IN(来自外部控制指令)，将帧传输给交换机，当QH_LINE_IN为高电平时接收ESl 的帧，为低电平时接收ES2的帧。TxCtrl包含2个缓冲区TX_buf，分别用于通道A和通道 B。每个TX_buf大小4096 X 32位，包含10个缓冲区，每个400 X 32位大小。缓冲区第一个单元放帧长度，之后放帧数据。通过读写指针TX_bUf_write和TX_buf_read控制缓冲区的读写访问，初始时TX_buf_write和TX_buf_read都为0，ES发送时修改写指针TX_buf_ write,发送逻辑取数据传递给连接交换机的MAC时修改读指针TX_buf_read。通过指针状态判断缓冲区的空满，满时丢弃ES发送帧直到缓冲区不满。接收控制模块RxCtrl实现从交换机接收帧，经过缓冲后根据网络选择信号QH_ LINE_IN将帧传输给ESl或者ES2，当QH_LINE_IN为高电平时传输给ES1，为低电平时传输给ES2。RxCtrl包含2个缓冲区RX_buf，分别用于通道A和通道B。RX_buf大小4096 X 32位，包含10个缓冲区，每个400X32位大小。缓冲区第一个单元放帧长度，之后放帧数据。 通过读写指针RX_buf_write和RX_buf_read控制缓冲区的读写访问，初始时RX_buf_write 和RX_buf_read都为0，之后随着来自交换机帧的接收修改写指针RX_buf_write，接收控制逻辑取数据时修改读指针RX_buf_read。同时通过指针状态判断缓冲区的空满，满时丢弃新接收的帧直到缓冲区不满。
权利要求
1.双余度实时网络选择系统，设置于设备与交换机之间，所述设备、交换机均有两个， 每个设备的网卡本身即具有A、B两个网口，两个设备各自的A、B网口与A、B两个交换机形成并行的A、B两路数据传输通道；其特征在于该双余度实时网络选择系统的主体为大规模FPGA，所述大规模FPGA包括外部控制指令接收端口、发送控制模块(TxCtrl)、接收控制模块(RxCtrl)、用以完成六个MAC的初始化配置的网络配置模块(NetCfg)以及对应于四个网口和两个交换机的共计六个MAC ；所述发送控制模块(TxCtrl)设置有A通道发送缓冲区和B通道发送缓冲区，所述接收控制模块(RxCtrl)设置有A通道接收缓冲区和B通道接收缓冲区；A通道上两个设备的A网口经A通道发送/接收缓冲区与A交换机链接，B通道上两个设备的B网口经B通道发送/接收缓冲区与B交换机链接。
2.根据权利要求1所述的双余度实时网络选择系统，其特征在于所述网络配置模块 (NetCfg)包括链路速率配置、CRC配置、MAC地址配置、传输帧长配置以及看门狗控制电路。
3.根据权利要求2所述的双余度实时网络选择系统，其特征在于所述A通道发送/接收缓冲区和B通道发送/接收缓冲区均由静态分配模式的多个子缓冲区组成，每个子缓冲区的第一个单元放置帧长度，其余单元放置帧数据。
4.根据权利要求3所述的双余度实时网络选择系统，其特征在于四个缓冲区的大小均为4096X32位，其中每个缓冲区由10个400X32位大小的子缓冲区组成。
5.根据权利要求4所述的双余度实时网络选择系统，其特征在于两个设备互为备份或者是不同的工作设备。
全文摘要
本发明旨在提供一种双余度实时网络选择系统，用以实现同时连接多个设备和一套交换机，通过离散量控制选择其中一个设备上网。该双余度实时网络选择系统的主体为大规模FPGA，所述大规模FPGA包括外部控制指令接收端口、发送控制模块、接收控制模块、用以完成六个MAC的初始化配置的网络配置模块以及对应于四个网口和两个交换机的共计六个MAC。本发明具有低延迟的特性，一旦需要切换，离散量电平状态改变，实时网络选择系统切换另一台设备连接到交换机上网，保证网络的确定性。
文档编号H04L12/24GK102347910SQ20111037921
公开日2012年2月8日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者张立辉, 田园, 陈长胜 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所