多USB接口的局域網(wǎng)接入技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

目前，在局域網(wǎng)內(nèi)部，計(jì)算機(jī)接入局域網(wǎng)的傳統(tǒng)方法是通過在計(jì)算機(jī)主板上安裝以太網(wǎng)卡來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。這種接入方式需要計(jì)算機(jī)主板上有閑置的ISA或者PCI插槽，還需要上級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有足夠的接口支持。當(dāng)上級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的下行接口數(shù)量不夠時(shí)，必須在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備下面添加集線器（HUB）或者交換機(jī)（Switcher）。

針對(duì)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(wǎng)接入適配器。它將傳統(tǒng)意義上的多塊以太網(wǎng)卡和集線器的功能集于一身，使多臺(tái)計(jì)算機(jī)可以用各自的USB接口連接到上級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一個(gè)下行接口，并在內(nèi)部采用了比集線器功能更為更強(qiáng)大交換控制器，對(duì)各接口的數(shù)據(jù)流量加以控制，保證可靠地運(yùn)行。

與傳統(tǒng)的通過以太網(wǎng)卡的局域網(wǎng)接入方式相比較，這種通過USB接口的局域網(wǎng)接入方式具有很多優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)便，支持熱插拔，而且不需要在計(jì)算機(jī)內(nèi)部安裝以太網(wǎng)卡，尤其在主板插槽緊張時(shí)節(jié)省了資源。

1 系統(tǒng)硬件組成

本文所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)四路USB接口的局域網(wǎng)接入。圖1是整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成框圖。

1.1 物理層

物理層芯片連接上級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的下行RJ45接口和交換控制器。本文所述系統(tǒng)用臺(tái)灣REALTEK公司的RTL8204芯片實(shí)現(xiàn)。這塊芯片是一塊高度集成的10BASE-T/100BASE-TX/FX的以太網(wǎng)收發(fā)芯片。RTL8204包括了四個(gè)獨(dú)立的通道，可以同時(shí)收發(fā)四路以太網(wǎng)信號(hào)，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(qū)動(dòng)、輸出波形形成、濾波、數(shù)字自適應(yīng)均衡和鎖相環(huán)模塊。但在本系統(tǒng)中只用了一路連接外部局域網(wǎng)。與普通物理層芯片所具有的質(zhì)獨(dú)立（MII）接口相比較，RTL8204使用了相對(duì)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)化介質(zhì)獨(dú)立（RMII）接口向上與MAC層進(jìn)行連接。這種RMII接口省掉了MII接口中的許多控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，將15位信號(hào)減到了7位，簡(jiǎn)化了硬件的設(shè)計(jì)工作[3]。

1.2 交換控制器

本系統(tǒng)采用的交換控制器是臺(tái)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(duì)各個(gè)端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并交換，并對(duì)各端口的流量加以控制。RTL8308B每個(gè)端口都能夠處理10Mbps或者100Mbps的數(shù)據(jù)，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(shè)計(jì)非常方便。

RTL8308B片內(nèi)集成有2MB的DRAM。可以用作數(shù)據(jù)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(xué)習(xí)算法、廣播風(fēng)暴控制和環(huán)路測(cè)試功能。RTL8308B片外用一片串行EEPROM 24LC02B實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的配置[4]。