[发明专利]基于以太网控制器的网络端口扩展方法

摘要

本发明公开了一种基于以太网控制器的网络端口扩展方法，包括多路以太网物理层和网络扩展模块，所述网络扩展模块从主机端口接收网络报文，并将该网络报文并行施加到各个转发逻辑，利用源MAC地址选择转发目标端口，使能选中的端口信号TX_EN实现数据转发，而各个扩展网口的接收逻辑通过多路接收DMA缓冲接收网络报文，通过与多路接收DMA相关联的主端口发送逻辑在网络报文数据段后添加网络端口号并转发至主机，最后由主机网络接收驱动程序实现物理端口和协议栈中逻辑设备的绑定。本发明所提供的一种基于以太网控制器的网络端口扩展方法，实现了经MCU的原有网络端口扩展多个独立端口，对原有的网络驱动程序仅需简单升级，占用硬件资源开销非常小，简单易实现。

主权项

1.一种基于以太网控制器的网络端口扩展方法，其特征在于，包括以下硬件和驱动程序实现步骤：步骤1，构建包括多路以太网物理层、网络扩展模块的硬件电路，所述网络扩展模块包括主端口接收逻辑、主端口发送逻辑、多路发送逻辑、单网口的接收逻辑和多路接收DMA；步骤2，由所述主端口接收逻辑将来自主机MAC的网络报文进行延迟缓冲同时解析网络报文中源MAC地址，并选择本地MAC地址和网络报文源MAC地址一致的扩展网络端口作为该网络报文的目标发送端口；步骤3，由所述多路发送逻辑将延迟缓冲后的网络报文并行施加在各扩展网络端口，并根据步骤2选择结果置位相应扩展网络端口的发送使能信号TX_EN，实现网络报文从选中的端口发送；步骤4，由各扩展网络端口的接收逻辑接收并缓冲本端口的网络报文同时标记端口序号，然后请求多路接收DMA服务；步骤5，多路接收DMA按轮转调度策略依次查询各扩展网络端口的接收逻辑，并将接收逻辑模块接收到的网络报文连同其源端口序号一并传送给主端口发送逻辑；步骤6，主端口发送逻辑将多路接收DMA的中间数据转换成以太网链路层的数据格式，同时将网络报文的源端口序号插入在网络报文的最后一个字节后发送该网络报文到主机；步骤7，在主机侧系统软件中虚拟多个独立的逻辑网络设备，并使这些逻辑网络设备的本地MAC地址和扩展网络端口中配置的本地MAC地址一致，协议栈高层发往逻辑网络设备的网络报文由发送驱动程序映射到主机侧用来网络扩展的MAC控制器；步骤8，将位于主机侧的MAC控制器配置成混杂模式，重设MAC的最大接收帧长，使其比原有方式增加一个字节，以容纳网络报文中扩展端口序号；步骤9，主机侧的网口接收驱动程序按常规方法读取来自端口的网络报文，并提取帧校验码前的一个字节作为网络报文源端口序号，并根据此序号将接收到的网络报文提交到对应步骤7所述逻辑网络设备，完成逻辑网络设备的数据接收；所述基于以太网控制器的网络端口扩展方法的发送网络报文的目标物理端口选择由网络扩展模块中的多路发送逻辑完成，协议栈输出网络报文与常规网络报文一致；而扩展网络端口接收到的网络报文则由各端口接收逻辑进行源端口标记，最后通过驱动软件实现逻辑网络设备和对应物理扩展网络端口的绑定，整个实现对协议栈高层透明。