一种多通道高速率的数据交换设备的制作方法

本发明涉及一种多通道高速率的数据交换设备。

背景技术：

数据交换设备是所有通信网中最关键核心部件技术之一，其可靠性、大数据传输量、无损传输对通信网任务完成效果至关重要。目前几乎所有通信网均采用数据交换设备，在通信网组成后，通信网内的数据交换就成为一个最大难题，当通信网内有大量的数据需要进行交换和分发时，容易发生数据风暴(亦称为广播风暴)问题，导致通信网内通信系统的瘫痪，极大地影响了通信任务的完成。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多通道高速率的数据交换设备，该多通道高速率的数据交换设备能极大的提高对通讯网内通讯车节点数据的交换和分发速率，从而有效提高通讯车通信效率，在很大程度上避免数据风暴问题。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种多通道高速率的数据交换设备，包括接口转换模块、电源管理模块、物理以太网接口模块、主控模块、三层交换处理模块；所述主控模块连接控制三层交换处理模块，三层交换处理模块总线连接多个物理以太网接口模块，物理以太网接口模块连接于接口转换模块，电源管理模块输出直流电至物理以太网接口模块、主控模块、三层交换处理模块供电，接口转换模块输出直流电至电源管理模块；物理以太网接口模块的数量为2的倍数；所述物理以太网接口模块、主控模块、三层交换处理模块为同一时钟源，由时钟电路模块提供。

所述物理以太网接口模块的数量为四个，物理以太网接口模块分8路连接至接口转换模块，接口转换模块对应对外提供8路物理以太网接口。

所述接口转换模块的前级接有电源转换模块，电源转换模块的输入端通过一电源滤波器接至交流电源接口，电源转换模块为ac-dc模块。

所述电源转换模块和电源管理模块在同一块pcb上。

所述物理以太网接口模块、主控模块、三层交换处理模块在同一块pcb上。

有led电路模块接至物理以太网接口模块，且接口转换模块提供led灯珠，led电路模块连接控制led灯珠。

有复位电路模块接至主控模块。

所述时钟电路模块为八分频。

所述电源转换模块和电源管理模块的核心均为隔离型芯片。

本发明的有益效果在于：能极大的提高对通讯网内通讯车节点数据的交换和分发速率，从而有效提高通讯车通信效率；散热效果好，芯片数量尽可能少，且电路极可能简化，长时间运行的稳定性极佳，能满足大量数据处理需求。

附图说明

图1是本发明的连接示意图；

图2是本发明的安装结构示意图；

图3是图2的侧视示意图；

图4是图2中a-a面的剖视图。

图中：1-电源转换模块，2-接口转换模块，3-电源管理模块，4-物理以太网接口模块，5-主控模块，6-时钟电路模块，7-复位电路模块，8-三层交换处理模块，9-led电路模块。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1至图4所示的一种多通道高速率的数据交换设备，包括接口转换模块2、电源管理模块3、物理以太网接口模块4、主控模块5、三层交换处理模块8；主控模块5连接控制三层交换处理模块8，三层交换处理模块8总线连接多个物理以太网接口模块4，物理以太网接口模块4连接于接口转换模块2，电源管理模块3输出直流电至物理以太网接口模块4、主控模块5、三层交换处理模块8供电，接口转换模块2输出直流电至电源管理模块3；物理以太网接口模块4的数量为2的倍数；物理以太网接口模块4、主控模块5、三层交换处理模块8为同一时钟源，由时钟电路模块6提供。

物理以太网接口模块4的数量为四个，物理以太网接口模块4分8路连接至接口转换模块2，接口转换模块2对应对外提供8路物理以太网接口。

接口转换模块2的前级接有电源转换模块1，电源转换模块1的输入端通过一电源滤波器接至交流电源接口，电源转换模块1为ac-dc模块。

电源转换模块1和电源管理模块3在同一块pcb上。

物理以太网接口模块4、主控模块5、三层交换处理模块8在同一块pcb上。

有led电路模块9接至物理以太网接口模块4，且接口转换模块2提供led灯珠，led电路模块9连接控制led灯珠。

有复位电路模块7接至主控模块5。

时钟电路模块6为八分频。

电源转换模块1和电源管理模块3的核心均为隔离型芯片。

在实践中，电源转换模块、接口转换模块、电源管理模块、时钟电路模块、复位电路模块、主控模块、三层交换处理模块、物理层以太网接口模块、led电路模块装配于铝镁合金的电磁屏蔽壳体内，电源管理模块、时钟电路模块、复位电路模块、主控模块、三层交换处理模块、物理层以太网接口模块、led电路模块用隔板与电源转换模块隔离开。电源转换模块采用紧贴底板倒扣安装，接口转换模块竖直安装嵌在隔板上。

电源转换模块主要完成数据交换设备大交流电压到小直流电压的转换功能，接口转换模块主要完成将以太网交换模块cpci接口转换成与rj45接口转换的功能；电源管理模块主要完成dc-dc转换为主控模块、三层交换处理模块、物理层以太网接口模块等各模块供电的功能，时钟电路模块主要完成为主控模块、三层交换处理模块、物理层以太网接口模块提供控制信号的功能，复位电路模块主要完成为主控模块提供复位信号的功能，主控模块主要完成对交换模块进行管理和控制的功能，三层交换处理模块主要完成各种数据交换等功能，物理层以太网接口模块主要完成实现16路10/100/1000m接口的管理控制功能，led电路模块主要完成将16路以太网通断情况以指示灯的形式进行可视化处理。

主控模块、三层交换处理模块、物理层以太网接口模块均有控制信号连接，控制信号均由控制电路模块提供。

电源转换模块ac-dc和dc-dc均采用隔离型芯片，ac-dc模块和dc-dc模块设计在同一块pcb印制板上，转换模块均采用紧贴底板倒扣安装方式。

电源管理模块采用一分二的电压转换电路设计技术。

时钟电路模块采用一分八时钟电路设计技术，为主控模块、三层交换处理模块和物理层以太网接口模块提供控制信号。

复位电路模块采用具备看门狗功能的复位电路设计，保证数据交换设备的初始化和复位功能。

主控模块采用低功耗处理器芯片，简化了系统的热设计，提高了系统长时间运行的稳定性。

物理层以太网接口模块包括千兆以太网物理层芯片及线路变压器，千兆phy芯片支持多种接口模式，同时千兆phy芯片支持并行led信号输出，网络隔离变压器隔离双绞线连接的不同网络设备间的不同电平。

各模块的功能具体而言：

电源转换模块主要完成数据交换设备的ac-dc转换功能。

接口转换模块主要完成cpci接口与rj45接口的转换功能。

电源管理模块主要完成数据交换设备dc-dc转换功能。

复位电路模块主要完成数据交换设备初始化和复位功能。

时钟电路模块主要完成产生控制信号多主控模块、三层交换模块和物理层以太网接口模块的控制功能。

主控模块主要完成数据交换设备对三层交换模块的管理和控制功能。

三层交换模块主要完成数据交换设备三层数据交换的功能。

物理层以太网接口模块主要完成数据交换设备16路以太网数据的分发功能。

led电路模块主要完成物理层以太网接口模块led信号的并行输出。

本发明的工作原理主要为：

外部设备提供的220vac电源通过电源接口传输至电源滤波器。电源滤波器对外部输入的电源进行滤波,滤波后的电源传输至ac-dc电源转换模块将220vac转换至5vdc,电源转换模块输出的5vdc经过接口转换模块传输至电源管理模块,电源管理模块将5vdc输入电压转换为主控模块、三层交换处理模块和物理层以太网接口模块工作需要的2.5vdc、1.25vdc、3.3vdc和1.2vdc电压,各模块开始工作。

主控模块、三层交换模块与物理层以太网接口模块均受图时钟电路输出的控制信号控制。

主控模块受时钟电路控制，根据复位电路送出的控制信号完成系统硬件初始化、交换芯片初始化，之后开始启动操作系统任务。

三层交换处理模块受时钟电路和主控模块控制，工作在三层交换模式，路由表信息由主控模块来维护，主控单元控制三层交换单元的工作，三层交换单元在主控单元的控制下将数据正确的转发出去。

物理层以太网接口模块受时钟电路、主控模块和三层交换模块控制，由千兆以太网物理层芯片及线路变压器组成，以太网接口单元接收从网口输入的数据，数据通过隔离变压器后到物理层芯片，在物理层芯片上进行解码，然后将解码的数据通过sgmii总线传送给三层交换单元。发送数据时，以太网接口单元接收来自三层交换单元的数据，然后进行编码，最后将数据传输到隔离变压器，最终将数据传输到线路上。