基于單片機控制的網絡交換機設計與實現

引言

　　隨著計算機性能的提高及通信量的聚增，傳統局域網已經越來越超出了自身負荷，交換式以太網技術應運而生，大大提高了局域網的性能。網絡交換機能顯著的增加帶寬，可以建立地理位置相對分散的網絡。局域網交換機的每個端口可并行、安全、實時傳輸信息，而且性能穩定、結構靈活、易于安裝、便于管理，能很好地滿足企業網和電信運營商寬帶接入的需求。

1 網絡交換機的硬件設計

　　隨著人們對網絡應用中的安全性和高帶寬的需求，網絡交換機的用途越來越廣。本交換機采用了AL101芯片的ROX總線，將3個8口交換芯片連接起來，組成了1個24端口交換機，滿足了用戶對多交換端口的需求。

1.1 電路性能要求

　　交換機的高速PCB電路板，在EMC和ESD上都有比較高的要求。它采用了75MHz、50MHz的高速時鐘，需要晶振的精度小于50PPM，同時時鐘需要通過時鐘分配電路送給不同的芯片，它需要分配的時鐘之間的相位差小于2ns。

　　交換機有24個10/100M自適應端口，每個端口都能達到線速交換。根據用戶需要可對端口進行10/100M速率、全/半雙工、流量控制、靜態MAC地址、鏡像、VLAN等設置。

1.2 交換機的原理框圖

　　本交換機的交換技術采用存儲-轉發方式，主要由接口單元、交換單元、管理單元、燈顯示單元和電源接口單元五部分組成。其組成的方框圖如圖1所示。

圖1 電路框圖

　　RJ45接口收到以太網幀結構的數據包后，經過變壓器隔離和阻抗匹配后送到PHY(物理接口芯片)，在此芯片中完成模擬信號到RMII接口的數字信號的變換，并獲得鏈路狀態、沖突、信息是否超長，速率等信息。