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申请/专利权人：成都奥瑞科电子科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于以太网交换的光端机，包括两个FPGA、网络交换单元、光收发单元、网络接口单元和多个外部接口；所有外部接口通过FPGA1进行接口数据处理，FPGA1处理后将数据送到网络交换单元，网络交换单元引出一路高速接口到FPGA2；网络交换单元和FPGA1的所有通道物理接口为SGMII接口，网络交换单元和FPGA2的通道物理接口为XAUI接口，网络交换单元完成SGMII和XAUI接口的数据交换。本发明的光端机系统具备链路检测切换功能和对以太网传输的持续检测功能，当链路断开时能够根据帧序号对未完成传输的数据进行续传，具有冗余备份的特点，抗干扰性强。

主权项：1.一种基于以太网交换的光端机，其特征在于，包括两个FPGA、网络交换单元、光收发单元、网络接口单元和多个外部接口；所有外部接口通过FPGA1进行接口数据处理，FPGA1处理后将数据送到网络交换单元，网络交换单元引出一路高速接口到FPGA2，FPGA2实现光收发单元和网络接口单元的数据处理；网络交换单元和FPGA1的所有通道物理接口为SGMII接口，网络交换单元和FPGA2的通道物理接口为XAUI接口，网络交换单元完成SGMII和XAUI接口的数据交换；所述FPGA1用于完成外部各个类型接口到SGMII的数据转换，FPGA1内部包括外部接口数据处理子模块、数据缓存子模块和SGMII数据处理子模块；外部接口数据处理子模块用于对外部接口进行接收和发送处理：1外部接口数据处理子模块做接收处理时，对于数据波特率不固定的外部接口采用透传的方式以实现波特率自适应，并使用采样时钟对该外部接口进行持续采样；对于数据波特率固定的外部接口则根据该接口数据对应的总线协议和帧格式使用对应的时钟解析数据；处理后的数据将发送给数据缓存子模块；2外部接口数据处理子模块做发送处理时则根据数据接收时的数据处理方式进行反变换生成外部接口数据；对于数据波特率不固定的外部接口使用接收采样时所使用的采样时钟将准备好的数据并串转换后输出到外部接口；对于数据波特率固定的外部接口则根据该接口数据对应的总线协议和帧格式，使用对应的时钟将准备好的数据生成为外部接口数据；数据缓存子模块对接收和发送的数据进行缓存，数据缓存子模块由m组FIFO组成，FIFO的组数量与外部接口的数量一致，每组FIFO对应一个外部接口，每组FIFO由一个发送FIFO和一个接收FIFO组成；外部接口数据处理子模块处理后的数据将缓存在接收FIFO中，由SGMII数据处理子模块读取数据；SGMII数据处理子模块接收的数据将缓存在发送FIFO中，由外部接口数据处理子模块读取数据；每个FIFO含有独立的数据计数器对内部当前缓存的数据量进行统计；SGMII数据处理子模块完成SGMII接口数据的生成和解析：1生成SGMII数据时将接收FIFO中缓存的数据读取出来进行组包，先查询各接收FIFO缓存计数器，根据每个接收FIFO的数据计数器优先读取当前缓存量最高的接收FIFO；根据MAC帧格式进行组帧，将FIFO中读取到的数据填入MAC帧格式中的数据帧里，数据帧添加帧头，并将组帧后的MAC帧输入给GMII接口；帧头为ID帧，ID对应不同的缓存通道及外部接口数据类型；接收端接收数据时对GMII接口输出的数据按照MAC帧进行解析，MAC帧中数据帧的帧头即为ID帧；2解析SGMII数据时流程如图6所示，SGMIIIP核将接收到的SGMII接口数据转换为GMII数据格式，对GMII数据进行解析，根据ID帧判断当前数据对应的缓存通道和外部接口数据类型，然后将数据写入数据缓存子模块中对应的发送FIFO中；所述FPGA2完成光收发单元、网络接口单元到XAUI接口的数据转换、链路状态监测和多路选择，包括数据转换子模块、以太网接口子模块、链路控制子模块；数据转换子模块对XAUI接口的数据进行解析和处理；通过XAUIIP核将XAUI接口数据转换为XGMII数据格式，并对XGMII数据进行解析得到原始数据；将解析得到的原始数据进行二次组包处理按照以太网MAC帧格式生成GMII数据，数据帧中帧头ID前添加帧序号，通过以太网每发送完一帧后帧序号会加一，帧序号由链路控制子模块获取；以太网接口子模块完成数据到外部光接口和网络接口的转换，根据系统总带宽选择千兆以太网或万兆以太网；链路控制子模块实现多路选择和链路状态监测以及双通道冗余备份；光接口的链路状态通过检测光收发单元的LOS信号来判断光接口是否建立链接，网络接口的链路状态通过使用PHY芯片的配置接口对PHY芯片进行状态寄存器读取来判断网络接口是否建立链接；链路控制子模块内部包含一个由RAM组成的缓存模块，数据转换子模块生成MAC帧格式的GMII数据时会先缓存到该RAM中，链路控制子模块会对RAM写入的数据持续检测，当写入一帧完整的MAC帧时，将会从RAM中读取该帧数据并记录其帧序号传输给以太网接口子模块生成以太网数据，若在以太网接口子模块传输该帧途中当前通信链路断开链接导致该帧没有完整传输，则根据该帧的帧序号从RAM中重新读取该帧进行复传，当该帧完成完整传输时该帧在RAM中使用的地址将会失效，新的数据写入RAM时将会把失效的数据覆盖。

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