[发明专利]一种基于硬件快速自主切换的多冗余以太网控制器

权利要求书

1.一种基于硬件快速自主切换的多冗余以太网控制器，其特征在于：包括与外部处理器通过系统总线(14)连接的总线协议控制器(1)，总线协议控制器(1)双向连接用于DMA块数据传输过程控制的DMA控制器模块(2)、用于产生中断输出或撤销指令的中断管理模块(12)、用于对外部PHY芯片进行功能配置并实时监控的PHY监控管理模块(13)以及能够根据用于设置信息进行数据收发并向外部处理器返回工作状态信息的控制/状态寄存器模块(11)；所述的DMA控制器模块(2)双向连接描述符访问控制模块(3)，且DMA控制器模块(2)分别通过发送控制模块(4)和接收控制模块(5)连接冗余切换管理模块(8)，冗余切换管理模块(8)连接并行设置的多个MAC协议控制器；所述的DMA控制器模块(2)、描述符访问控制模块(3)、冗余切换管理模块(8)、MAC协议控制器均双向连接控制/状态寄存器模块(11)，描述符访问控制模块(3)双向连接发送控制模块(4)和接收控制模块(5)；

所述的PHY监控管理模块(13)连接外部PHY芯片寄存器管理接口(16)；

所述的每个MAC协议控制器均连接外部PHY芯片的GMII或MII接口(15)；

冗余通道的切换时间小于1微秒；

PHY监控管理模块实质上是一种物理链路状态实时监控模块；

物理链路状态实时监控模块根据所述的控制/状态寄存器模块(11)预先配置的切换方式，自主动态实时收集所有外部物理链路状态；当配置为中断切换方式时，外部链接状态发生变化，包括断开到链接或者链接到断开，物理层芯片PHY产生中断，物理链路状态实时监控模块自动响应并处理外部中断，并收集链路状态信息；当配置为查询切换方式时，物理链路状态实时监控模块根据配置的切换速度自动实时收集链路状态信息；

冗余切换管理模块(8)根据预先配置的切换模式和切换方式，对冗余备份通路数据进行管理；如果当前配置为自主硬件切换模式，综合考量物理链路状态实时监控模块实时收集的所有外部物理链路状态，当外部物理链路异常时，智能切换到通信通道MAC协议控制器A至MAC协议控制器N中链路状态良好的一路，并根据自主切换结果进行冗余调度；控制器正常工作时只有一条通路工作，其余旁路作为备份保持静默状态，并由物理链路状态实时监控模块实时监控并收集链路状态信息，状态良好的备份通路随时等待被唤起；帧数据发送过程中，冗余切换管理模块(8)读取发送缓冲模块(6)中的待发送数据，并根据自主切换结果进行冗余调度，将帧数据传输给优选的链路MAC协议控制器A至MAC协议控制器N中的一路；帧数据接收过程中，冗余切换管理模块(8)根据自主切换结果进行冗余调度，将MAC协议控制器A至MAC协议控制器N中的优选链路接收到的帧数据传输给接收缓冲模块(7)，同时丢弃未优选的通道数据；如果当前配置为上层软件切换模式，帧数据发送过程中，冗余切换管理模块(8)读取发送缓冲模块(6)中的待发送数据，并根据控制/状态寄存器模块(11)的配置信息进行冗余调度，将帧数据传输给上层软件配置的链路MAC协议控制器A至MAC协议控制器N中的一路；帧数据接收过程中，冗余切换管理模块(8)根据控制/状态寄存器模块(11)的配置信息进行冗余调度，将上层软件配置链路的接收帧数据传输给接收缓冲模块(7)，同时丢弃未优选的通道数据。

2.根据权利要求1所述基于硬件快速自主切换的多冗余以太网控制器，其特征在于：所述的发送控制模块(4)与冗余切换管理模块(8)之间设有发送缓冲模块(6)，所述的接收控制模块(5)与冗余切换管理模块(8)之间设有接收缓冲模块(7)。

3.根据权利要求2所述基于硬件快速自主切换的多冗余以太网控制器，其特征在于：所述的发送缓冲模块(6)具有4KB发送缓冲区，接收缓冲模块(7)具有16KB接收缓冲区。

4.根据权利要求1所述基于硬件快速自主切换的多冗余以太网控制器，其特征在于：DMA块数据传输速率支持10/100/1000Mbps自适应。

5.根据权利要求1所述基于硬件快速自主切换的多冗余以太网控制器，其特征在于：所述的MAC协议控制器能够实现的功能包括发送过程中MAC层数据组帧、接收过程中MAC层数据帧解析、数据的CRC校验产生、CDMA/CD功能、数据合法性检查以及地址过滤。