多网口智能网卡及数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种多网口智能网卡及数据处理方法，其中智能网卡包括FPGA芯片、存储器、网络管理芯片模块、网络变压器模块、光纤接口模块和串行接口。网络管理芯片模块与网络变压器模块、光纤接口模块连接，通过其接收被监视的网络数据包，并发送给FPGA芯片；串行接口与FPGA芯片连接，接收外部对时信号，并转发给FPGA芯片；FPGA芯片接收串行接口转发的对时信号，并接收网络变压器模块和光纤接口模块发送的网络数据包，FPGA芯片对接收的网络数据包按接收顺序排列在数据包前增加接收序号和精确的接收时间，并发送给存储器存储。本发明专利技术能够极大的降低CPU的负荷率，可提高网络监视的效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，其中智能网卡包括FPGA芯片、存储器、网络管理芯片模块、网络变压器模块、光纤接口模块和串行接口。网络管理芯片模块与网络变压器模块、光纤接口模块连接，通过其接收被监视的网络数据包，并发送给FPGA芯片；串行接口与FPGA芯片连接，接收外部对时信号，并转发给FPGA芯片；FPGA芯片接收串行接口转发的对时信号，并接收网络变压器模块和光纤接口模块发送的网络数据包，FPGA芯片对接收的网络数据包按接收顺序排列在数据包前增加接收序号和精确的接收时间，并发送给存储器存储。本专利技术能够极大的降低CPU的负荷率，可提高网络监视的效率和可靠性。【专利说明】
本专利技术涉及网卡，尤其涉及一种。
技术介绍
目前大多数计算机系统自带的网卡模块都是标准的，应用于网络通讯，可以向上层的应用层程序提供标准的网络包，但是这些普通的网卡不能满足工业领域的特殊需求，很多实际的工业应用中对网络通讯的速度、实时性有更高的要求，网络数据包的格式也与标准的网络通讯不同，因而对这些特殊的网络应用进行通信网络的监视和分析就需要针对性的设备，现有的普通网卡无法实现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的网卡不能满足工业领域的特殊要求的缺陷，提供一种速度快、走时准确的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 提供一种多网口智能网卡，包括FPGA芯片、存储器、网络管理芯片模块、网络变压器模块、光纤接口模块和串行接口 ； 网络变压器模块包括多个网络变压器； 光纤接口模块包括多个光纤接口； 网络管理芯片模块与网络变压器模块、光纤接口模块连接，通过其接收被监视的网络数据包，并发送给FPGA芯片；该网络管理芯片模块包括多个网络管理芯片； 串行接口与FPGA芯片连接，接收外部对时信号，并转发给FPGA芯片； FPGA芯片接收串行接口转发的对时信号，并接收网络变压器模块和光纤接口模块发送的网络数据包，FPGA芯片对接收的网络数据包按接收顺序排列在数据包前增加接收序号和精确的接收时间，并发送给存储器存储。本专利技术所述的多网口智能网卡中，FPGA芯片与CPU连接，在CPU访问时，建立DMA通道，并通过PCIE接口将存储器中存储的相应数据发送给CPU。本专利技术所述的多网口智能网卡中，所述存储器为DDR2存储芯片。本专利技术所述的多网口智能网卡中，所述FPGA芯片包括主时钟模块、仿真模块以及均与仿真模块连接的对时模块、MAC层处理模块、数据处理模块、存储器控制模块和PCIE接口模块。本专利技术所述的多网口智能网卡中，网络变压器模块包括四个网络变压器；光纤接口模块包括四个光纤接口 ；该网络管理芯片模块包括四个网络管理芯片。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是: 提供一种基于FPGA的多网口智能网卡的数据处理方法，包括以下步骤: 通过并行的多个网络变压器或多个光纤接口获取被监视的网络数据； 通过串行接口接收外部的对时信号，获得高精度的时间信息； 对获取的网络数据进行并行预处理，将网络数据包按接收顺序排列在数据包前增加接收序号和精确的接收时间； 将经过预处理的网络数据发送给存储器存储。本专利技术所述的方法中，还包括步骤: 在CPU访问时，建立DMA通道，并通过PCIE接口将存储器中存储的相应数据发送给CPU。本专利技术产生的有益效果是:本专利技术的多网口智能网卡基于FPGA技术，可以支持多路网络数据，可同时接入多路网络数据或者光纤数据，可有效降低成本；通过对接收到的网络数据先进行预处理，能够极大的降低CPU的负荷率，提高网络监视的效率和可靠性；通过高速运行的FPGA芯片，对网络数据包标注高精度的时标信息，可满足计算机实时操作系统也无法达到的高分辨率要求。【专利附图】【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中: 图1是本专利技术实施例多网口智能网卡的结构示意图； 图2是本专利技术实施例FPGA芯片的结构示意图； 图3是本专利技术实施例基于FPGA的多网口智能网卡的数据处理方法流程图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例多网口智能网卡，如图1所示，包括FPGA芯片1、存储器2、网络管理芯片模块3、网络变压器模块4、光纤接口模块5和串行接口 6 ； 网络变压器模块4包括多个网络变压器；光纤接口模块5包括多个光纤接口 ；网络管理芯片模块3与网络变压器模块4、光纤接口模块5连接，通过网络变压器模块4和光纤接口模块5接收被监视的网络数据包，并发送给FPGA芯片I。本专利技术的实施例中，网络管理芯片模块3接收到数据包后，通过GMII接口将数据送到FPGA芯片I中进行预处理。该网络管理芯片模块3包括多个网络管理芯片。在本专利技术的一个实施例中，网络变压器模块4包括四个网络变压器；光纤接口模块5包括四个光纤接口 ；该网络管理芯片模块3包括四个网络管理芯片。网络管理芯片模块3可同时接入四路网络数据或者光线数据。串行接口 6与FPGA芯片I连接，通过串行接口 6接收外部对时信号，并转发给FPGA芯片1，以使FPGA芯片I获得高精度时间信息。FPGA芯片I是本专利技术的核心，其完成所有的数据采集、分析、处理和缓存，执行CPU的指令。FPGA芯片I接收串行接口 6转发的对时信号，并接收网络变压器模块4和光纤接口模块5发送的网络数据包，FPGA芯片I对接收的网络数据包进行预处理，具体为按接收顺序排列在数据包前增加接收序号和精确的接收时间，并发送给存储器2存储。本专利技术的一个实施例中，存储器2可选用DDR2存储芯片。通过FPGA芯片I对接收到的网络数据进行预处理，能够极大的降低CPU的负荷率，提闻网络监视的效率和可罪性；通过闻速运彳丁的FPGA芯片I，对网络数据包标注闻精度的时标信息，满足了计算机实时操作系统也无法达到的高分辨率要求，即可满足工业领域中对特殊网络应用进行的通信网络监视和分析的需求。FPGA芯片I与CPU连接，在CPU访问时，建立DMA通道，并通过PCIE接口将存储器2中存储的相应数据发送给CPU。本专利技术的一个较佳实施例中，如图2所不,FPGA芯片I包括主时钟模块11、仿真模块14以及均与仿真模块14连接的对时模块12、MAC层处理模块15、数据处理模块16、存储器控制模块17和PCIE接口模块13。根据FPGA芯片I的特点，所有的功能模块都是并行工作的，由芯片唯一的主时钟模块11触发，各个功能模块根据时序的要求，以主时钟模块11为基准进行分频或倍频，根据程序设计独立完成各自的功能。如图2所示，MAC层处理模块15接收外部的网络包数据，并进行预处理，为了达到设计要求，MAC层处理模块15每16纳秒处理一次，确保数据帧之间的分辨率低于20纳秒，MAC层处理模块15对数据帧进行校验，判断数据帧的好坏，按照数据帧的类型进行分类，并在数据帧前标记接收序列号和精确时标。数据处理模块16从MAC层处理模块15接收经预处理后的数据，由于本专利技术的一个较佳实施例中集成了 4个网络口，因此实际上有4个并行的MAC层处理模块15，数据处理模块16将接收到的4组独立的网络数据进行打包，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多网口智能网卡，其特征在于，包括FPGA芯片、存储器、网络管理芯片模块、网络变压器模块、光纤接口模块和串行接口；网络变压器模块包括多个网络变压器；光纤接口模块包括多个光纤接口；网络管理芯片模块与网络变压器模块、光纤接口模块连接，通过其接收被监视的网络数据包，并发送给FPGA芯片；该网络管理芯片模块包括多个网络管理芯片；串行接口与FPGA芯片连接，接收外部对时信号，并转发给FPGA芯片；FPGA芯片接收串行接口转发的对时信号，并接收网络变压器模块和光纤接口模块发送的网络数据包，FPGA芯片对接收的网络数据包按接收顺序排列在数据包前增加接收序号和精确的接收时间，并发送给存储器存储。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠林涛，
申请(专利权)人：武汉希文科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：