自以太網(wǎng)1985年出現(xiàn)以來，便得到了飛速的發(fā)展。它導(dǎo)致了全球信息化的革命，并廣泛地應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。然而到了21世紀(jì)，以太網(wǎng)不單單的局限于商業(yè)領(lǐng)域，并逐步應(yīng)用于工控領(lǐng)域，如今成為工業(yè)通信領(lǐng)域新一代的驕子。作為以太網(wǎng)的主要拓?fù)湓O(shè)備-交換機(jī)，商用交換機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，但是工業(yè)交換機(jī)仍具有很大的發(fā)展空間，本文主要從工業(yè)以太網(wǎng)的高實(shí)時(shí)性和可靠性入手，設(shè)計(jì)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。實(shí)時(shí)性方面針對(duì)于近些年頗為流行的IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中引入時(shí)鐘戳處理模塊，減小了時(shí)鐘戳的延遲和傳輸?shù)牟淮_定性，從而獲得更高的時(shí)鐘精度。針對(duì)于工業(yè)以太網(wǎng)的高可靠性，對(duì)交換機(jī)做了EMC和防護(hù)設(shè)計(jì)。并開發(fā)了工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。本文研究和實(shí)現(xiàn)了支持IEEE1588的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。首先扼要介紹了IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)敘述了IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)過程。并詳盡介紹了工業(yè)交換機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。實(shí)現(xiàn)過程包括電源模塊，交換核心模塊，外圍存儲(chǔ)模塊等硬件電路的設(shè)計(jì)，并繪制了PCB。同時(shí)對(duì)交換機(jī)千兆比特信號(hào)的完整性做了分析，并對(duì)交換機(jī)的EMC和防護(hù)做了分析與設(shè)計(jì)其中交換芯片主要根據(jù)性價(jià)比高低而做出選擇，軟件移植過... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

VLAN示意圖

圖 3-3 鏈路聚合示意圖Fig.3-3 The diagram of Link Aggregation schematic換機(jī)采用背插板試設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使用者可以根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使板或電口板。在電源方面采用雙電源供電模式，即從外部可給交換機(jī)供電。這樣在有一路交流電斷電時(shí)，交換機(jī)仍然可發(fā)周期和開發(fā)成本角度考慮，對(duì)比分析選取交換芯片 VSC7 VSC8574 作為交換核心，運(yùn)行嵌入式系統(tǒng)。SC7429 和 8574 為交換核心的交換機(jī)，支持 VLAN 功能，且支96 個(gè)，足以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求。在 STP 方面，它既支持P 功能。IEEE1588 實(shí)現(xiàn)工程中，本交換設(shè)計(jì)為邊界時(shí)鐘設(shè)由數(shù)據(jù)鏈路層和物理層之間的集成硬件邏輯完成，發(fā)送接收部潛入的 CPU 和外部 RAM 配合完成。小結(jié)

圖 4-20 單端信號(hào)阻抗計(jì)算圖Fig.4-20 The calculation of single-ended signal impedance圖 4-21 差分信號(hào)阻抗計(jì)算圖Fig.4-21 Calculation of Differential impedance頂層高速信號(hào)均采用地層信號(hào)作為參考面，底層信號(hào)選擇電源層做為參考平面。參考面的斷裂，改變都會(huì)使特征阻抗離散。標(biāo)準(zhǔn)電路板的厚度為 1.6mm，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]IEEE1588v2高精度時(shí)鐘同步協(xié)議的總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 王冠,肖萍萍.  價(jià)值工程. 2012(15)
[2]基于KS8995的以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 肖繼軍.  科技廣場(chǎng). 2012(03)
[3]基于虛擬設(shè)備的虛擬交換機(jī)設(shè)計(jì)[J]. 王東洋.  軟件. 2012(01)
[4]基于SMI的管理型交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)[J]. 黃友勝.  工礦自動(dòng)化. 2012(02)
[5]淺談交換機(jī)、路由器及其功能[J]. 張學(xué)軍.  新作文(教育教學(xué)研究). 2012(01)
[6]RISC嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理的軟件優(yōu)化[J]. 董靜薇,穆英華,侯濤,孫博凱.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[7]通信網(wǎng)絡(luò)聚合流量突發(fā)性的產(chǎn)生機(jī)理研究[J]. 唐孝通,焦秉立.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(02)
[8]基于硬件時(shí)間戳的IEEE1588時(shí)間同步技術(shù)的一種實(shí)現(xiàn)方法[J]. 楚鷹軍,陳國(guó)輝.  現(xiàn)代傳輸. 2011(01)
[9]千兆自適應(yīng)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)[J]. 聶瓊,錢敏,丁杰.  通信技術(shù). 2011(01)
[10]基于RFC 2544的以太網(wǎng)性能測(cè)試軟件設(shè)計(jì)[J]. 張強(qiáng),張治中.  光通信研究. 2010(05)

博士論文
[1]基于交換式以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)工業(yè)通信相關(guān)理論與技術(shù)研究[D]. 陳本源.武漢理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)的研究和設(shè)計(jì)[D]. 張濤允.華北電力大學(xué)（北京） 2011



本文編號(hào)：3538904