發(fā)布時(shí)間：2020-04-02 01:20

【摘要】：近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出的新要求,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)勢(shì)得到了充足的發(fā)展。這不僅體現(xiàn)在對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接入的需求方面,同時(shí)還體現(xiàn)在一些新興的或者需要升級(jí)改善的特定應(yīng)用場(chǎng)景。交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲斜夭豢缮俚囊粋�(gè)中繼站,其功能和性能直接影響網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的發(fā)展。功能上,我們往往希望交換機(jī)能夠處理多種不同等級(jí)、不同屬性的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),使交換機(jī)更易于組網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)化,適應(yīng)于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。性能上,我們則希望交換機(jī)具有更多的接入端口和更高的端口速率,以便適應(yīng)不斷蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多樣化的終端設(shè)備。自網(wǎng)絡(luò)概念興起,隨著交換機(jī)技術(shù)的不斷更新迭代,從交換方式到交換架構(gòu),交換機(jī)不斷跟隨時(shí)代發(fā)展的步伐,并從標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)交換機(jī),衍生出多種在特定應(yīng)用場(chǎng)景、支持特定需求的專用交換機(jī)。但隨著用戶接入數(shù)據(jù)的多樣性以及需求的差異性,更多應(yīng)用場(chǎng)景迫切需要一種能夠同時(shí)支持多種不同等級(jí)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)的交換機(jī)。時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)(Time-triggered Ethernet,TTE)交換機(jī),是一種高可靠、多冗余、時(shí)間確定且同時(shí)支持多種不同通信服務(wù)的新一代交換機(jī),其在航空航天、軌道交通、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的項(xiàng)目“時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)交換模塊研發(fā)”,基于雙平面的設(shè)計(jì)思想,重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)事件觸發(fā)(Event-triggered,ET)交換平面分組輸入/輸出處理模塊。首先,介紹TTE交換機(jī)的產(chǎn)生背景及發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)ET業(yè)務(wù),設(shè)計(jì)以Crossbar為交換架構(gòu)的交換網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。其次,在多路端口聚合的情況下,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分組輸入處理,包括業(yè)務(wù)區(qū)分、數(shù)據(jù)處理、查表轉(zhuǎn)發(fā)及捕獲插入等。然后,針對(duì)Crossbar交換架構(gòu),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)分組的輸出調(diào)度及雙平面輸出仲裁。最后,通過軟件完成上述功能的仿真分析,并基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)板級(jí)測(cè)試驗(yàn)證。本文核心工作點(diǎn)包括:第一,基于雙平面的交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),以Crossbar交換網(wǎng)絡(luò)作為事件觸發(fā)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了事件觸發(fā)業(yè)務(wù)的分組輸入及輸出處理;第二,由于交換機(jī)需要與上層CPU做交互,因此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種多路捕獲和單路插入的交互流程,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)交換機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)表及寄存器的配置功能;第三,由于整機(jī)交換機(jī)是雙平面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),因此在輸出接口處,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種輸出仲裁機(jī)制,對(duì)同步數(shù)據(jù)幀、時(shí)間觸發(fā)業(yè)務(wù)及事件觸發(fā)業(yè)務(wù)進(jìn)行仲裁輸出,既可靠又高效地使用輸出接口。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖3.4 輸入輪詢模塊仿真圖3.1.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)本次設(shè)計(jì)中，基于對(duì)資源的利用評(píng)估，采用 Xilinx 公司的 XC7VX690T 芯片實(shí)現(xiàn)交換機(jī)邏輯，一方面，我們不希望采用非常多的總線數(shù)量，因?yàn)槊恳粭l總線都有相應(yīng)的處理模塊，對(duì)于較多端口的設(shè)計(jì)來講，總線數(shù)量增加，資源就會(huì)比較吃緊；另一方面，該芯片支持較高的運(yùn)行時(shí)鐘和運(yùn)行位寬，因此可以基于此優(yōu)勢(shì)，對(duì)單端口單總線的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在此，我們基于千兆端口進(jìn)行分析。在本次設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘頻率采用 125Mhz，數(shù)據(jù)位寬設(shè)置為 32bits，那么一路總線的總帶寬則為 4Gbps。若一路總線僅接入一路千兆端口數(shù)據(jù)

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文01915e0002aeb6eaf8000000008，各個(gè)字段均符合我們的預(yù)設(shè)值，由此可以得出，RC業(yè)務(wù) VL 查表功能正確。 過濾功能在這里以幀長(zhǎng)、固定域值來驗(yàn)證此功能。如 VL 查找表項(xiàng)設(shè)置，，過濾幀長(zhǎng)范圍為200~1400Bytes，固定域值為 32’habadbabe，具體仿真圖如下。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN915.05;TN791

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1 高毅;TTE-ET業(yè)務(wù)分組輸入輸出處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2611239