以太网MAC子层控制器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种以太网MAC子层控制器及其控制方法，其中，以太网MAC子层控制器的总线接口包括第一总线接口和第二总线接口；第一总线接口、第二总线接口通过第一输出选择器连接发送FIFO模块，通过第一输入选择器连接接收FIFO模块；流量控制模块包括全双工流量控制模块和半双工流量控制模块；全双工流量控制模块、半双工流量控制模块通过第二输出选择器连接发送FIFO模块，通过第二输入选择器连接接收FIFO模块，通过流量控制选择器连接发送端模块和接收端模块；本发明专利技术能够在不同速率、不同通信状态之间自适应转换，同时能通过进行无限次的程序修改达到目标效果，比普通MAC子层控制芯片有更好的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及互联网通信
，特别是涉及一种以太网MAC子层控制器及其控制方法。
技术介绍
进入21世纪，互联网的应用从传统的PC(personalcomputer)机应用，开始逐步应用到物联网，当前，随着物联网的快速发展，物联网设备对尺寸、功耗、硬件规模的要求越来越高，对于嵌入式设备的需求越来越大。物联网目前主要依靠以太网成熟的技术，但是在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的以太网MAC(MediaAccessControl)子层控制芯片，不再适合于物联网设备的应用，因为它以芯片的形式存在，易造成硬件体积的浪费，并且在以太网的连接中灵活性非常差。另外，传统的应用在嵌入式设备中的以太网MAC子层控制器数量少，并且基本以收费的IP(intellectualpropertycore)核格式存在，其主要缺点在于其设计并不单单只针对于嵌入式的应用，所以消耗资源较多，整个设计结构较复杂，放在嵌入式设备中工作，浪费资源，功耗较大，工作处理速度相对缓慢，不易于集成。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统技术中以太网MAC子层控制芯片灵活性差且不易集成的问题，提供一种以太网MAC子层控制器及其控制方法。为了实现上述目的，本专利技术技术方案的实施例为：一方面，提供了一种以太网MAC子层控制器，包括总线接口、分别连接总线接口的发送FIFO模块和接收FIFO模块、连接接收FIFO模块和发送FIFO模块的流量控制模块、分别连接流量控制模块的发送端模块和接收端模块以及连接发送端模块和接收端模块的GMII/MII介质无关接口，总线接口包括第一总线接口和第二总线接口；第一总线接口、第二总线接口通过第一输出选择器连接发送FIFO模块，通过第一输入选择器连接接收FIFO模块；流量控制模块包括全双工流量控制模块和半双工流量控制模块；全双工流量控制模块、半双工流量控制模块通过第二输出选择器连接发送FIFO模块，通过第二输入选择器连接接收FIFO模块，通过流量控制选择器连接发送端模块和接收端模块；发送端模块接收流量控制模块发送的第一数据包，将第一数据包转换为第一数据帧，并将第一数据帧发送给GMII/MII介质无关接口；同时根据第一数据包的类型，确定以太网MAC子层控制器当前的通信状态；以及在侦听到所述总线接口正在接收数据且确定以太网MAC子层控制器处于半双工通信状态时，输出伪随机数，并根据伪随机数获取等待时间处理信道冲突；其中，通信状态包括半双工通信状态和全双工通信状态；接收端模块接收GMII/MII介质无关接口传输的第二数据帧，对第二数据帧进行检测和校验，获取第二数据帧的地址类型；根据地址类型对第二数据帧进行解帧，得到第二数据包，并通过接收FIFO模块将第二数据包传输给网络层。另一方面，提供了一种以太网MAC子层控制器的控制方法，接收端模块的工作流程包括步骤：接收GMII/MII介质无关接口传输的第二数据帧，并对第二数据帧的前同步码进行检测，获得检测的结果；在检测的结果符合第一预设条件时，对第二数据帧进行目的地址检查，获取并发送第二数据帧的地址类型；对第二数据帧进行校验，在第二数据帧的校验结果符合第二预设条件时，根据接收到的地址类型对第二数据帧进行解帧，得到第二数据包，并将第二数据包传输给网络层。上述技术方案具有如下有益效果：本专利技术以太网MAC子层控制器及其控制方法，其结构设计是利用硬件设计的基本思路，自上到下的设计方法，把一个大型的电路划分为多个有相互联系的功能单元模块，每一个功能单元模块都有相对独立的功能行为，使本专利技术能够在不同速率、不同通信状态之间自适应转换，同时能通过进行无限次的程序修改达到目标效果，而普通MAC子层控制芯片已经成型，封装，无法改动已经定型的硬件产品，所以本专利技术比普通MAC子层控制芯片有更好的灵活性。由于具有了很好的灵活性，在对硬件的裁剪方面，更加灵活，所以能够减少硬件面积的开销。此外本专利技术的MAC子层控制器能够实现与系统紧密的连接，保证信号的完整性，具有非常高的稳定性，能够提高数据的传输正确率。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本专利技术以太网MAC子层控制器实施例1的结构示意图；图2为本专利技术以太网MAC子层控制器的控制方法实施例1的流程示意图；图3为本专利技术以太网MAC子层控制器的发送端模块工作时的波形示意图；图4为本专利技术以太网MAC子层控制器的接收端状态机模块具体工作流程的示意图；图5为本专利技术以太网MAC子层控制器的接收端模块工作时的波形示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术以太网MAC子层控制器实施例1：为了解决传统技术中以太网MAC子层控制芯片灵活性差且不易集成的问题，本专利技术提供了一种以太网MAC子层控制器实施例1，图1为本专利技术以太网MAC子层控制器实施例1的结构示意图；如图1所示，可以包括：总线接口22、分别连接总线接口22的发送FIFO(FirstInputFirstOutput)模块3和接收FIFO模块4、连接接收FIFO模块4和发送FIFO模块3的流量控制模块23、分别连接流量控制模块23的发送端模块20和接收端模块21以及连接发送端模块20和接收端模块21的GMII(GigabitMediumIndependentInterface)/MII(MediumIndependentInterface)介质无关接口24；其中，总线接口22包括第一总线接口1和第二总线接口2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以太网MAC子层控制器，包括总线接口、分别连接所述总线接口的发送FIFO模块和接收FIFO模块、连接所述接收FIFO模块和所述发送FIFO模块的流量控制模块、分别连接所述流量控制模块的发送端模块和接收端模块以及连接所述发送端模块和所述接收端模块的GMII/MII介质无关接口，其特征在于，所述总线接口包括第一总线接口和第二总线接口；所述第一总线接口、所述第二总线接口通过第一输出选择器连接所述发送FIFO模块，通过第一输入选择器连接所述接收FIFO模块；所述流量控制模块包括全双工流量控制模块和半双工流量控制模块；所述全双工流量控制模块、所述半双工流量控制模块通过第二输出选择器连接所述发送FIFO模块，通过第二输入选择器连接所述接收FIFO模块，通过流量控制选择器连接所述发送端模块和所述接收端模块；所述发送端模块接收所述流量控制模块发送的第一数据包，将所述第一数据包转换为第一数据帧，并将所述第一数据帧发送给所述GMII/MII介质无关接口；同时根据所述第一数据包的类型，确定所述以太网MAC子层控制器当前的通信状态；以及在侦听到所述总线接口正在接收数据且确定所述以太网MAC子层控制器处于半双工通信状态时，输出伪随机数，并根据所述伪随机数获取等待时间处理信道冲突；其中，所述通信状态包括半双工通信状态和全双工通信状态；所述接收端模块接收所述GMII/MII介质无关接口传输的第二数据帧，对所述第二数据帧进行检测和校验，获取所述第二数据帧的地址类型；根据所述地址类型对所述第二数据帧进行解帧，得到第二数据包，并通过所述接收FIFO模块将所述第二数据包传输给网络层。...

【技术特征摘要】
1.一种以太网MAC子层控制器，包括总线接口、分别连接所述总线接口的发送FIFO模块和接收FIFO模块、连接所述接收FIFO模块和所述发送FIFO模块的流量控制模块、分别连接所述流量控制模块的发送端模块和接收端模块以及连接所述发送端模块和所述接收端模块的GMII/MII介质无关接口，其特征在于，
所述总线接口包括第一总线接口和第二总线接口；所述第一总线接口、所述第二总线接口通过第一输出选择器连接所述发送FIFO模块，通过第一输入选择器连接所述接收FIFO模块；
所述流量控制模块包括全双工流量控制模块和半双工流量控制模块；所述全双工流量控制模块、所述半双工流量控制模块通过第二输出选择器连接所述发送FIFO模块，通过第二输入选择器连接所述接收FIFO模块，通过流量控制选择器连接所述发送端模块和所述接收端模块；
所述发送端模块接收所述流量控制模块发送的第一数据包，将所述第一数据包转换为第一数据帧，并将所述第一数据帧发送给所述GMII/MII介质无关接口；同时根据所述第一数据包的类型，确定所述以太网MAC子层控制器当前的通信状态；以及在侦听到所述总线接口正在接收数据且确定所述以太网MAC子层控制器处于半双工通信状态时，输出伪随机数，并根据所述伪随机数获取等待时间处理信道冲突；其中，所述通信状态包括半双工通信状态和全双工通信状态；
所述接收端模块接收所述GMII/MII介质无关接口传输的第二数据帧，对所述第二数据帧进行检测和校验，获取所述第二数据帧的地址类型；根据所述地址类型对所述第二数据帧进行解帧，得到第二数据包，并通过所述接收FIFO模块将所述第二数据包传输给网络层。
2.根据权利要求1所述的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述总线接口的输入数据宽度和输出数据宽度均为32位；所述第一总线接口为Avalon总线接口；所述第二总线接口为Wishbone总线接口。
3.根据权利要求1所述的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述全双工流量控制模块用于在所述发送FIFO模块溢出时，产生控制帧；所述控制帧的目的地址为0X01-80-C2-00-00-01；所述控制帧的类型值为0X8808。
4.根据权利要求1所述的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述以太网MAC子层控制器还包括系统时钟分配模块；
所述系统时钟分配模块根据所述总线接口确定的数据帧传输速率输出相应的频率；所述数据帧传输速率包括以下数据中的任意一个：10Mbps、100Mbps和1000Mbps。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的以太网MAC子层控制器，其特征在于，
所述发送端模块包括发送端状态机模块、发送端CRC校验模块、二进制随机数产生模块和发送端计数器模块；
所述发送端计数器模块用于向所述发送端状态机模块输出计数数据；所述发送端CRC校验模块和所述二进制随机数产生模块分别用于输出C...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈弟虎，朱伟东，衣杨，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44