【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交换机设备，特别涉及一种可扩展端口的时间触发交换机。
技术介绍
1、航空电子系统的高速发展，对机载网络的要求越来越高，在网络带宽、实时性和可靠性等方面提出了高要求。随着航空电子系统的扩充发展，其中的设备信息交互需求越来越大，实时性要求也越来越高。传统通信方式已经逐渐被时间触发以太网、afdx等新一代航空电子通信方式取代，相关时间触发以太网协议有as6802、ieee1588等。
2、实现时间触发以太网功能的关键部件是时间触发交换机，其负责时间触发数据帧和事件触发数据帧的转发处理，并作为时间触发通信系统中的中心节点，还具备时间同步的功能。对比普通商用交换机，时间触发交换机兼容时间触发以太网协议，其功能的扩展使得结构复杂。时间触发以太网系统规模不断扩大发展，功能复杂度会显著提高，因此在应用时间触发以太网技术时，需要从实现方式和成本考虑实现时间触发以太网技术的软硬件平台，并保证时间触发以太网系统的强实时性、高确定性和高可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种可扩展端口的时间触发交换机，以解决现有时间触发交换机兼容时间触发以太网协议，其结构复杂的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术提供了一种可扩展端口的时间触发交换机，包括：
4、mac层模块，用于完成物理层协议数据收发，划分成发送端口模块和接收端口模块；
5、mac地址模块，与接收端口模块连接，负责记录mac地址
6、数据链路调度模块，输入端与接收端口模块连接，用于对数据帧进行分类处理；
7、混合数据调度模块，输入端与数据链路调度模块的输出端连接，负责链路通道选择时的数据缓存；
8、描述符缓存模块，输入端与数据链路调度模块的输出端连接，描述符缓存模块负责对数据链路调度模块传输过来的描述符进行缓存；
9、数据链路发送控制模块，输入端分别与混合数据调度模块、描述符缓存模块的输出端连接，输出端与mac层的发送端口模块连接，负责混合数据缓存模块中数据帧的转发；
10、时间同步控制模块，与发送端口模块连接，负责交换机本地时间戳的产生并控制时间同步帧的发送时刻，将时间戳在发送端口模块中封装成时间同步帧并发送。
11、进一步地，所述mac层模块中的接收端口模块包括：
12、接收处理模块mac_rx，用于从其他终端节点接收以太网数据帧，并根据以太网帧格式，提取以太网首部中的目的mac地址、源mac地址和帧类型信息；
13、计算模块rx_crc，与接收处理模块mac_rx相互连接，用于计算crc校验码，并将计算的crc校验码传输给接收处理模块mac_rx，以检验数据帧传输的正确性；
14、地址查询模块search，与接收处理模块mac_rx相互连接，用于根据接收处理模块mac_rx传输过来的目的mac地址查询目的端口号；目的端口号用于判断一帧以太网数据从交换机的哪个端口进行转发；
15、地址缓存模块src_fifo，输入端与接收处理模块mac_rx的输出端连接，负责接收来自mac_rx模块的源mac地址，完成时钟域隔离并对mac地址进行暂存；
16、数据缓存模块rx_ram，输入端与接收处理模块mac_rx的输出端连接，负责缓存一帧完整的以太网数据帧；
17、数据帧信息缓存模块rx_fifo，输入端与接收处理模块mac_rx的输出端连接，负责记录存储在数据缓存模块rx_ram里面的数据帧的长度、存储起始地址、类型与目的端口号信息。
18、进一步地，所述mac层模块中的发送端口模块包括：
19、数据缓存模块tx_ram，输入端与数据链路发送控制模块的输出端连接；
20、描述符模块tx_fifo，输入端与数据链路发送控制模块的输出端连接；
21、发送处理模块mac_tx，输入端与数据缓存模块tx_ram、描述符模块tx_fifo连接，负责从描述符模块tx_fifo得到的数据帧信息进行解析，并将数据缓存模块tx_ram数据帧发送到外部终端节点；
22、计算模块tx_crc，与发送处理模块mac_tx相互连接，负责计算需要校验的数据。
23、进一步地，所述mac层模块中的发送端口模块，在转发处理过程中，如果时间同步帧与其他数据帧发送冲突时，时间同步帧进行抢占发送，其发送完后重新发送被抢占的数据帧，以保证全局时钟同步；
24、mac层模块中的发送端口模块和接收端口模块采用以太网通信时钟125mhz，接收处理模块mac_rx、发送处理模块mac_tx采用200mhz时钟，在两个时钟域125mhz时钟和200mhz时钟之间采用采用真双端口的ram结构实现交互，以降低时间触发交换机的转发处理延时。
25、进一步地，所述mac地址模块包括：
26、mac地址写入控制模块，输入端与接收端口模块连接；
27、n个第一ram块，均与mac地址写入控制模块的输出端连接，n个第一ram块均设置有a端口和b端口，a端口用来进行地址表的学习访问，b端口用来进行地址查询。
28、进一步地，所述mac层模块中的发送端口模块和接收端口模块中的数量均设置为n个；
29、数据链路调度模块、数据链路发送控制模块的数量均设置为n个；
30、混合数据调度模块的输入端通过n个数据链路调度模块与mac层模块中的n个接收端口模块连接；
31、混合数据调度模块的输出端通过n个数据链路发送控制模块连接与mac层模块中的n个发送端口模块连接。
32、进一步地，n个所述第一ram块分别与n个接收端口模块绑定，当第一ram块收到来自接收端口模块的目的mac地址时，对地址表进行遍历查询访问，根据查询到的端口号实现对数据帧的单播、组播和广播转发；
33、在数据写入第一ram块前，对多个第一ram块进行遍历访问，当所有读取出来的数据不一致时，直接写入mac地址到所有第一ram块，以防止每个第一ram块的数据信息不一致。
34、进一步地，所述混合数据调度模块包括：
35、n个条件判断逻辑模块cl，n个条件判断逻辑模块cl的输入端分别与n个数据链路调度模块连接；
36、n2个真双端口ram，一共分为n组，每n个真双端口ram为一组，每组真双端口ram从1至n依次排序，且n个条件判断逻辑模块cl的输出端分别与n组真双端口ram连接，n个条件判断逻辑模块cl用于对n个数据链路调度模块分别进行控制，以将n个数据链路调度模块的数据写入对应的真双端口ram中；
37、n个选择链路逻辑模块sl，用于控制n2个真双端口ram发送端口的数据输出，n个所述选择链路逻辑模块sl从1至n依次排序，n个选择链路逻辑模块sl的输入端分别与发送端口模块序本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可扩展端口的时间触发交换机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的时间触发交换机，其特征在于，所述MAC层模块中的接收端口模块包括：
3.根据权利要求2所述的时间触发交换机，其特征在于，所述MAC层模块中的发送端口模块包括：
4.根据权利要求3所述的时间触发交换机，其特征在于，所述MAC层模块中的发送端口模块，在转发处理过程中，如果时间同步帧与其他数据帧发送冲突时，时间同步帧进行抢占发送，其发送完后重新发送被抢占的数据帧，以保证全局时钟同步；
5.根据权利要求1所述的时间触发交换机，其特征在于，所述MAC地址模块包括：
6.根据权利要求5所述的时间触发交换机，其特征在于，所述MAC层模块中的发送端口模块和接收端口模块中的数量均设置为N个；
7.根据权利要求6所述的时间触发交换机，其特征在于，N个所述第一RAM块分别与N个接收端口模块绑定，当第一RAM块收到来自接收端口模块的目的MAC地址时，对地址表进行遍历查询访问，根据查询到的端口号实现对数据帧的单播、组播和广播转发；
8.根据权利
9.根据权利要求8所述的时间触发交换机，其特征在于，所述真双端口RAM划分为三个存储空间，分别为ET数据存储地址段、TT数据存储地址段和OF其他数据帧数据存储地址段，ET数据段地址范围为0～0x7fff，TT数据段地址范围为0x8000～0xbfff，BF数据段地址范围为0xc000～0xffff。
10.根据权利要求1所述的时间触发交换机，其特征在于，所述描述符缓存模块包括：
...【技术特征摘要】
1.一种可扩展端口的时间触发交换机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的时间触发交换机，其特征在于，所述mac层模块中的接收端口模块包括：
3.根据权利要求2所述的时间触发交换机，其特征在于，所述mac层模块中的发送端口模块包括：
4.根据权利要求3所述的时间触发交换机，其特征在于，所述mac层模块中的发送端口模块，在转发处理过程中，如果时间同步帧与其他数据帧发送冲突时，时间同步帧进行抢占发送，其发送完后重新发送被抢占的数据帧，以保证全局时钟同步；
5.根据权利要求1所述的时间触发交换机，其特征在于，所述mac地址模块包括：
6.根据权利要求5所述的时间触发交换机，其特征在于，所述mac层模块中的发送端口模块和接收端口模块中的数量均设置为n个；
...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚国辉，陈俊贤，卢灵敏，吴圳羲，周嘉礼，王磊，
申请(专利权)人：湖南长城银河科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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