多USB接口的局域網接入技術的實現

目前，在局域網內部，計算機接入局域網的傳統方法是通過在計算機主板上安裝以太網卡來實現網絡的互聯。這種接入方式需要計算機主板上有閑置的ISA或者PCI插槽，還需要上級網絡設備有足夠的接口支持。當上級網絡設備的下行接口數量不夠時，必須在這個網絡設備下面添加集線器（HUB）或者交換機（Switcher）。

針對這種情況，本文提出了一種多通用串行總線（USB）接口的局域網接入適配器。它將傳統意義上的多塊以太網卡和集線器的功能集于一身，使多臺計算機可以用各自的USB接口連接到上級網絡設備的一個下行接口，并在內部采用了比集線器功能更為更強大交換控制器，對各接口的數據流量加以控制，保證可靠地運行。

與傳統的通過以太網卡的局域網接入方式相比較，這種通過USB接口的局域網接入方式具有很多優點：安裝簡便，支持熱插拔，而且不需要在計算機內部安裝以太網卡，尤其在主板插槽緊張時節省了資源。

1 系統硬件組成

本文所述的系統實現了對四路USB接口的局域網接入。圖1是整個系統的硬件組成框圖。

1.1 物理層

物理層芯片連接上級網絡設備的下行RJ45接口和交換控制器。本文所述系統用臺灣REALTEK公司的RTL8204芯片實現。這塊芯片是一塊高度集成的10BASE-T/100BASE-TX/FX的以太網收發芯片。RTL8204包括了四個獨立的通道，可以同時收發四路以太網信號，每路通道都集成了4B5B編解碼器、曼徹斯特編解碼器、加擾器、解擾器、輸出驅動、輸出波形形成、濾波、數字自適應均衡和鎖相環模塊。但在本系統中只用了一路連接外部局域網。與普通物理層芯片所具有的質獨立（MII）接口相比較，RTL8204使用了相對簡單的簡化介質獨立（RMII）接口向上與MAC層進行連接。這種RMII接口省掉了MII接口中的許多控制信號和數據信號，將15位信號減到了7位，簡化了硬件的設計工作[3]。

1.2 交換控制器

本系統采用的交換控制器是臺灣REALTEK公司的RTL8308B芯片。這是一塊具有8端口10Mbps/100Mbps的交換控制器。它對各個端口的數據進行處理并交換，并對各端口的流量加以控制。RTL8308B每個端口都能夠處理10Mbps或者100Mbps的數據，可以工作在全雙工或者半雙工模式下。與RTL8204一樣，RTL8308B的接口也是RMII接口，硬件設計非常方便。

RTL8308B片內集成有2MB的DRAM。可以用作數據包的緩存。RTL8308B支持IEEE802.3x全雙工流量控制和半雙工后退壓力算法、地址學習算法、廣播風暴控制和環路測試功能。RTL8308B片外用一片串行EEPROM 24LC02B實現對芯片的配置[4]。