低复杂度以太网节点(LEN)一个端口制造技术

描述一种用于将主机设备耦合到作为网络节点的交换网络的网络接口模块。该网络接口模块包括：用于通信地耦合到交换网络的共享总线的单个半双工端口；至少一个帧队列，所述帧队列的大小以存储一个通过所述共享总线接收到的多播读帧；和逻辑电路。逻辑电路被配置为：对用于包括用于所述交换网络的其他网络节点的多个读取命令的所述多播读帧的有效载荷中包括的接口模块的读取命令进行解码；和当检测所述共享总线可用于传输时，在所述共享总线上传输包括读取数据的响应帧。输包括读取数据的响应帧。输包括读取数据的响应帧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低复杂度以太网节点(LEN)一个端口
[0001]要求优先权
[0002]本申请要求于2019年6月28日提交的美国临时申请序列号62/868,288的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本文件涉及交换网络，特别是与多点和多联网络接口的设备。

技术介绍

[0004]区域网络(例如，广域网(WAN)或局域网(LAN))由多个网络节点组成。通过根据协议，例如以太网协议，发送数据包，可以在网络的节点之间传递信息。网络交换设备可用于实现区域网络。然而，网络交换机通常包括多个端口，每个端口包括用于通信的硬件和软件。这使得网络交换设备对于某些应用来说成本过高。
附图说明
[0005]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以代表相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体示出了本文件中讨论的各种实施例。
[0006]图1A
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1C是低复杂度多点网络的示例的框图。
[0007]图2是网络接口模块的示例的框图。
[0008]图3A
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3B是低复杂度多点网络的进一步示例的框图。
[0009]图4A
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4B示出了网络接口模块的另一示例的框图。
[0010]图5是用于半双工多点网络的多播写帧的示例。
[0011]图6是用于半双工多点网络的单播写帧的示例。
[0012]图7是全双工点对点网络的多播读取请求的示例的图示。r/>[0013]图8是半双工多点网络的多播读取请求的示例的图示。
[0014]图9是用于半双工多点网络的多播读取帧的示例。
[0015]图10是用于半双工多点网络的单播读帧的示例。
[0016]图11
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17是低复杂度多点网络的进一步示例的框图。
[0017]图18是控制交换网络的操作的方法的示例的流程图。
具体实施方式
[0018]为了降低实现以太网等交换网络的成本，可以使用半双工设备实现低复杂度的多点或多点网络。
[0019]图1A是低复杂度多点网络的示例的框图。该网络包括主设备102或主节点，以及作为共享网络链路108(例如，共享总线)上的网络节点连接的多个网络接口模块。在此示例中，多点网络是以太网网络，网络接口模块是以太网网络接口模块(EIM)。主设备102可以是
具有足够处理能力来执行所描述的功能的任何以太网感知设备。示例包括个人计算机(PC)、基于云的服务器、可编程逻辑控制器(PLC)、电子控制单元(ECU)、中央/区域处理单元或专用控制器。主设备102发起作为从节点的EIM采取的动作，并向EIM发送读帧、写帧、发现帧和状态帧。
[0020]EIM 104用于将设备(例如，主机设备110)连接到网络。为了保持EIM简单和低成本，EIM 104可以仅由硬件电路组成并且可以不包括执行软件中包括的指令的处理器或控制器。EIM 104可以包括硬件状态机和其他逻辑电路以执行所描述的功能。除了主设备和EIM之外，网络还可以包括其他以太网设备106。这些其他设备包括物理(PHY)层、媒体访问控制(MAC)层，并且通常包括微处理器或微控制器，以执行与使用网络传输数据相关的功能。
[0021]该网络是一个多点网络，其中所有网络节点都可以看到在共享链路(例如，共享总线)上传输的所有数据。由于多点网络的广播特性，网络上同时有一个发送器和多个接收器。网络节点仅具有到共享网络链路108的单个半双工端口。因为对链路的访问在所有网络节点之间共享，所以每个节点只能在当前没有其他节点正在发送时才能发送。这意味着网络节点应该存储所有要传输的相关信息，直到共享链路可用，此时它们可以在共享链路上传输它们的数据，并且共享链路上的所有其他节点都可以接收数据。多点网络的半双工特性也意味着网络节点应该能够适当地处理共享链路上的冲突。
[0022]图2是网络接口模块204(例如，EIM)的示例的框图。网络接口模块204的半双工端口包括PHY层212和MAC层214。网络接口模块204包括帧队列216以在本地缓冲帧。帧将保留在帧队列216中，直到传输成功或达到重试限制。网络接口模块204可以包括短队列218，用于评估逻辑220评估接收的分组，或者评估逻辑可以使用帧队列216评估帧。评估逻辑220在接收的帧穿过短队列218时对其进行监视，并且将帧的目的地地址与该设备的本地存储地址进行比较。有错误的帧被丢弃。读/写逻辑224和寄存器/存储空间226用于与连接的设备传输数据。读/写逻辑224和寄存器/存储器空间226的大小和复杂性取决于所连接设备的复杂性。外部设备(例如，主机设备)连接到外部接口222。外部接口222的一些示例包括串行外围接口(SPI)、通用输入输出(GPIO)接口和通用异步接收器/发送器(UART)接口。
[0023]在半双工多点网络中，由于数据只能在任何一次发送或接收，如果节点想从其入口/出口端口发送数据并且共享链路可用，则该节点可以这样做，且没有丢失传入数据的危险(根据定义，它不能在传输的同时接收数据)，并且除了在MAC层处理冲突所需的内容之外，没有额外的要求来缓冲接收到的数据。
[0024]这允许半双工以太网网络上的低复杂性以太网设备轻松生成要传输的以太网数据帧，而无需从网络中的主设备明确请求。帧的生成通常是为了响应某些本地事件。此类本地事件的一些示例包括：
[0025]·
节点内发生的事件(例如内存访问错误、本地超时等)；
[0026]·
网络接口上发生的事件(例如帧校验序列错误、锁定丢失/恢复、网络过载情况消失、不正确的命令序列等)；
[0027]·
传感器/执行器接口上的事件(例如从外部传感器推送的数据、外部IO触发器、帧错误、协议检查错误、冲突错误等)；
[0028]·
与全局同步时间或本地自由运行时间相关的时间触发事件(例如同步数据捕
获、输出或重放、心跳状态更新等)；
[0029]这些功能可以由主设备配置为网络的主从架构的一部分。
[0030]在半双工多点网络中，网络主节点(例如图1A中的主设备102)将不需要为从节点提供一个容器框架来放入他们的数据以便从从节点查询上述信息。这种操作有很多好处。网络效率将得到提高(相同或更多数量的信息以减少网络流量)。它消除了对需要以非预定方式访问网络的轮询设备的要求。它改善了从节点访问网络的延迟。
[0031]图1B是低复杂度以太网多点网络的另一示例的框图，其中该网络包括多个主设备102(主设备1、主设备2)和多个EIM 104(EIM A、EIM B、EIM C)。网络可用于传输单播帧和多播帧。
[0032]以下网络序列说明了半双工多点网络上单播和多播操作的冲突检测/退避传输管理。
[0033]1.主设备1将发现帧传输到默认多播地址。
[0034]2.EIM A具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将主机设备耦合到作为网络节点的交换网络的网络接口模块，该网络接口模块包括：第一外部接口，包括用于通信地耦合到交换网络的共享总线的单个半双工端口；用于通信耦合到主机设备的第二外部接口；至少一个帧队列，所述帧队列的大小以存储一个通过所述共享总线接收到的多播读帧；和逻辑电路，被配置为：对用于包括用于所述交换网络的其他网络节点的多个读取命令的所述多播读帧的有效载荷中包括的接口模块的读取命令进行解码；和当检测所述共享总线可用于传输时，在所述共享总线上传输包括读取数据的响应帧。2.权利要求1所述的网络接口模块，包括第三外部接口，包括用于将网络主节点通信耦合到所述交换网络的共享总线的专用串行外围接口(SPI)。3.权利要求1所述的网络接口模块，其中，所述帧队列的大小以存储一个多播写帧；和其中，所述逻辑电路被配置为从所述多播写帧的指定部分提取写数据并将提取的写数据传输到所述主机设备，所述指定部分包括包含用于所述交换网络的其他网络节点的写数据的多个部分。4.权利要求1所述的网络接口模块，其中所述至少一个帧队列包括较高优先级帧队列和较低优先级帧队列，其中所述逻辑电路被配置为当检测到所述共享总线可用于传输时，在传输来自较低优先级队列的帧之前传输来自较高优先级队列的帧。5.权利要求1所述的网络接口模块，其中所述网络接口模块包括在网络从节点中，并且所述多播读帧的有效载荷包括网络从节点和其他网络从节点的多个命令，和其中所述逻辑电路被配置为当检测到所述共享总线可用于传输时，对寻址到所述网络从节点的命令进行解码并且将所述读取数据传输到所述交换网络的主节点。6.权利要求1所述的网络接口模块，其中所述逻辑电路被配置为当在所述共享总线上传输响应帧时，检测到冲突时将所述响应帧保留在所述至少一个帧队列中。7.权利要求1所述的网络接口模块，其中所述逻辑电路被配置为对包括在帧的有效载荷中的接口模块的读取或写命令进行解码。8.权利要求7所述的网络接口模块，其中所述有效载荷包括以其他网络节点为目标的多播读取或写命令。9.权利要求1所述的网络接口模块，包括：多种接口类型；和其中，所述逻辑电路被配置为对包括在接收帧的有效载荷中的网络接口模块的多个命令进行解码，并对包括在所述多个命令中的一个命令中的多种接口类型的多个命令进行解码。10.权利要求1所述的网络接口模块，其中所述逻辑电路被配置为发送没有数据的响应帧作为帧接收确认。11.交换网络，包括：
第一网络主节点；和网络从节点，其中所述网络从节点包括通过网络接口模块连接到所述网络的主机设备，所述网络接口模块包括：第一外部接口，包括连接到所述交换网络的共享总线的单个半双工端口；连接到主机设备的第二外部接口；至少一个帧队列，所述帧队列的大小以存储一个通过所述共享总线接收到的多播读帧；和逻辑电路，被配置为:对用于包括用于所述交换网络的其他网络节点的多个读取命令的所述多播读帧的有效载荷中包括的接口模块的读取命令进行解码；和当检测所述共享总线可用于传输时，在所述共享总线上传输包括读取数据的响应帧。12.权利要求11所述的交换网络，包括：第二网络主节点，通过所述网络接口模块连接到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：