一种基于FPGA的信道切换系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的信道切换系统，属于数据通信信道切换设备技术领域，包括FPGA芯片及与FPGA芯片相连的网口芯片、指示灯和晶振，其特征在于FPGA芯片上设置有时钟管理模块、复位模块、以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块，外网口到信道网口以太网传输模块通过预设数量的传输信道输出端与信道网口PHY芯片相连，本实用新型专利技术的有益效果是：本装置方便的应用在之前已经搭建好的数据通信系统中，将链路监测和信道切换融合在一起；可以实时的对当前的信道链路状态进行监测，并实时的展现在指示灯上，保障了数据通信监测的实时性，方便了日常链路的维护；避免了网络风暴的产生，保障了数据传输的稳定性。

A channel switching system based on FPGA

The utility model discloses a channel switching system based on FPGA, which belongs to the technical field of the data communication channel switching equipment, including the FPGA chip and the net chip, the indicator lamp and the crystal oscillator connected with the FPGA chip. It is characterized by the setting of a clock management module, a repositioning module, an Ethernet transmission module and a channel shape on the FPGA chip. State monitoring and channel selection module, the Ethernet transmission module from the external network port to the channel network port is connected with the channel network port PHY chip by the default number of transmission channels. The utility model is beneficial to the application of the device in the previously built data communication system, which combines link monitoring and channel switching. Together, the current channel link state can be monitored in real time, and it can be displayed on the indicator light in real time, which ensures the real-time of the data communication monitoring, facilitates the maintenance of the daily link, avoids the emergence of the network storm and guarantees the stability of the data transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的信道切换系统
本技术属于数据通信信道切换设备
，更具体地涉及一种基于FPGA的信道切换系统。
技术介绍
为了更持续稳定的数据传输，通常人们在组建通信链路时，除了组建常用的通信信道之外，还会多加上几个另外的备用通信信道，如果常用的信道出现故障时，可以自动切换到备用信道上，数据的传输能正常进行。这样就需要把几个信道的一端分别连到交换机上，为了避免网络风暴，必须采取一些保护措施。目前最普遍的方法就是通过配置交换机中的生成树(STP)来实现信道的切换，生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的单点故障、网络回环，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP提供了为网络提供备份连接的可能，可以根据生成树的优先级选择传输的信道。IEEE802.1w规定的快速生成树协议RSTP，切换时间可达到1s。但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢，即使是1s的切换时间也无法满足电信级的要求，如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡，数据传输的稳定性大大降低。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，解决STP切换时间慢的问题，本技术设计了一种基于FPGA的信道切换系统，该系统的切换时间可达到10ms，可以很方便的应用在之前已经搭建好的数据通信系统中，将链路监测和信道切换融合在一起，首先可以实时的对当前的信道链路状态进行监测，一旦出现故障，系统立即就能通过指示灯告知客户，保障了数据通信监测的实时性，方便了日常链路的维护；其次，该系统内部对各个信道进行了物理隔离，避免了网络风暴的产生，如果当前信道出现故障时，会快速切换到优先级较低的信道，保障了数据传输的稳定性。本技术解决上述技术问题的具体技术方案为：基于FPGA的信道切换系统，包括FPGA芯片及与FPGA芯片相连的网口芯片、指示灯和晶振，其特征在于所述网口芯片包括信道网口PHY芯片和外网口PHY芯片，所述FPGA芯片上设置有时钟管理模块、复位模块、以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块，所述以太网传输模块包括外网口到信道网口以太网传输模块和信道网口到外网口以太网传输模块，所述晶振与时钟管理模块电连接，时钟管理模块分别与复位模块、外网口到信道网口以太网传输模块、信道网口到外网口以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块电连接，所述复位模块分别与外网口到信道网口以太网传输模块、信道网口到外网口以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块电相连，所述信道网口到外网口以太网传输模块与信道状态监测及信道选择模块相连，所述信道状态监测及信道选择模块与指示灯、外网口到信道网口以太网传输模块和信道网口到外网口以太网传输模块电相连，所述外网口PHY芯片与外网口到信道网口以太网传输模块电相连，外网口到信道网口以太网传输模块通过预设数量的传输信道输出端与信道网口PHY芯片相连，信道网口PHY芯片通过预设数量的传输信道输入端与信道网口到外网口以太网传输模块相连，信道网口到外网口以太网传输模块与外网口PHY芯片电相连。进一步地，所述的外网口到信道网口以太网传输模块包括以太网同步模块、以太网过滤模块、管理帧产生模块、以太网选择模块和以太网发送模块，所述太网同步模块与以太网过滤模块电相连，以太网过滤模块和管理帧产生模块和以太网选择模块与以太网发送模块电相连。进一步地，所述的信道网口到外网口以太网传输模块包括以太网同步模块、以太网过滤模块、以太网选择模块和以太网发送模块，所述以太网同步模块依次与以太网过滤模块、以太网选择模块和以太网发送模块电相连。进一步地，所述的传输信道输入端至少设置2个。进一步地，所述的传输信道输出端至少设置2个。进一步地，所述的传输信道输入端和传输信道输出端组成传输信道。本技术的有益效果是：本装置方便的应用在之前已经搭建好的数据通信系统中，将链路监测和信道切换融合在一起；可以实时的对当前的信道链路状态进行监测，并实时的展现在指示灯上，保障了数据通信监测的实时性，方便了日常链路的维护；避免了网络风暴的产生，切换时间可以达到10ms，保障了数据传输的稳定性；时钟管理模块负责将外部时钟添加BUFG，这样可以使时钟延迟和抖动最小，系统的稳定性更好；复位模块负责产生各模块的复位信号，以便在系统刚运行时对各模块进行复位操作。附图说明：附图1是本技术原理结构示意图；附图2本技术外网口到信道网口以太网传输模块连接原理结构示意图；附图3本技术信道网口到外网口以太网传输模块连接原理结构示意图；附图4本技术实施例结构示意图；附图5是本技术电路连接结构示意图；附图中：1.指示灯、2.信道网口PHY芯片、3.传输信道输入端、4.传输信道输出端、5.外网口到信道网口以太网传输模块、6.复位模块、7.时钟管理模块、8.FPGA芯片、9.晶振、10.信道网口到外网口以太网传输模块、11.外网口PHY芯片、12.信道状态监测及信道选择模块。具体实施方式：为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，现在将参考附图1-5更全面地描述。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本技术的具体实施方式：所述的基于FPGA的信道切换系统，包括FPGA芯片8及与FPGA芯片8相连的网口芯片、指示灯1和晶振9，其特征在于所述网口芯片包括信道网口PHY芯片2和外网口PHY芯片11，所述FPGA芯片8上设置有时钟管理模块7、复位模块6、以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块12，所述以太网传输模块包括外网口到信道网口以太网传输模块5和信道网口到外网口以太网传输模块10，所述晶振9与时钟管理模块7电连接，时钟管理模块7分别与复位模块6、外网口到信道网口以太网传输模块5、信道网口到外网口以太网传输模块10和信道状态监测及信道选择模块12电连接，所述复位模块6分别与外网口到信道网口以太网传输模块5、信道网口到外网口以太网传输模块10和信道状态监测及信道选择模块12电相连，所述信道网口到外网口以太网传输模块10与信道状态监测及信道选择模块12相连，所述信道状态监测及信道选择模块12与指示灯1、外网口到信道网口以太网传输模块5和信道网口到外网口以太网传输模块10电相连，所述外网口PHY芯片11与外网口到信道网口以太网传输模块5电相连，外网口到信道网口以太网传输模块5通过预设数量的传输信道输出端4与信道网口PHY芯片2相连，信道网口PHY芯片2通过预设数量的传输信道输入端3与信道网口到外网口以太网传输模块10相连，信道网口到外网口以太网传输模块10与外网口PHY芯片11电相连。进一步地，所述的外网口到信道网口以太网传输模块5包括以太网同步模块、以太网过滤模块、管理帧产生模块、以太网选择模块和以太网发送模块，所述太网同步模块与以太网过滤模块电相连，以太网过滤模块和管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的信道切换系统，包括FPGA芯片（8）及与FPGA芯片（8）相连的网口芯片、指示灯（1）和晶振（9），其特征在于所述网口芯片包括信道网口PHY芯片（2）和外网口PHY芯片（11），所述FPGA芯片（8）上设置有时钟管理模块（7）、复位模块（6）、以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块（12），所述以太网传输模块包括外网口到信道网口以太网传输模块（5）和信道网口到外网口以太网传输模块（10），所述晶振（9）与时钟管理模块（7）电连接，时钟管理模块（7）分别与复位模块（6）、外网口到信道网口以太网传输模块（5）、信道网口到外网口以太网传输模块（10）和信道状态监测及信道选择模块（12）电连接，所述复位模块（6）分别与外网口到信道网口以太网传输模块（5）、信道网口到外网口以太网传输模块（10）和信道状态监测及信道选择模块（12）电相连，所述信道网口到外网口以太网传输模块（10）与信道状态监测及信道选择模块（12）相连，所述信道状态监测及信道选择模块（12）与指示灯（1）、外网口到信道网口以太网传输模块（5）和信道网口到外网口以太网传输模块（10）电相连，所述外网口PHY芯片（11）与外网口到信道网口以太网传输模块（5）电相连，外网口到信道网口以太网传输模块（5）通过预设数量的传输信道输出端（4）与信道网口PHY芯片（2）相连，信道网口PHY芯片（2）通过预设数量的传输信道输入端（3）与信道网口到外网口以太网传输模块（10）相连，信道网口到外网口以太网传输模块（10）与外网口PHY芯片（11）电相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的信道切换系统，包括FPGA芯片（8）及与FPGA芯片（8）相连的网口芯片、指示灯（1）和晶振（9），其特征在于所述网口芯片包括信道网口PHY芯片（2）和外网口PHY芯片（11），所述FPGA芯片（8）上设置有时钟管理模块（7）、复位模块（6）、以太网传输模块和信道状态监测及信道选择模块（12），所述以太网传输模块包括外网口到信道网口以太网传输模块（5）和信道网口到外网口以太网传输模块（10），所述晶振（9）与时钟管理模块（7）电连接，时钟管理模块（7）分别与复位模块（6）、外网口到信道网口以太网传输模块（5）、信道网口到外网口以太网传输模块（10）和信道状态监测及信道选择模块（12）电连接，所述复位模块（6）分别与外网口到信道网口以太网传输模块（5）、信道网口到外网口以太网传输模块（10）和信道状态监测及信道选择模块（12）电相连，所述信道网口到外网口以太网传输模块（10）与信道状态监测及信道选择模块（12）相连，所述信道状态监测及信道选择模块（12）与指示灯（1）、外网口到信道网口以太网传输模块（5）和信道网口到外网口以太网传输模块（10）电相连，所述外网口PHY芯片（11）与外网口到信道网口以太网传输模块（5）电相连，外网口到信道网口以太网传输模块（5）通过预设数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立鹏，李建坤，张卫华，
申请(专利权)人：山东英特力光通信开发有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37