專利名稱：一種光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更具體地說，涉及一種光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的日益普及，各種各樣的網(wǎng)關(guān)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中部署的越來越多，光 纖網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用也越來越廣泛，運(yùn)營商和企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)上對光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的穩(wěn)定性和 可靠性，即保證網(wǎng)絡(luò)的高可用性要求越來越高。網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備一般都是應(yīng)用在兩個或更多的網(wǎng)絡(luò)之間，比如內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)之間，網(wǎng) 絡(luò)安全設(shè)備內(nèi)的應(yīng)用程序會對通過他的網(wǎng)絡(luò)封包來進(jìn)行分析，以判斷是否有威脅存在，處 理完后再按照一定的路由規(guī)則將封包轉(zhuǎn)發(fā)出去，而如果這臺網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備出現(xiàn)了故障，比 如斷電或死機(jī)后，那連接這臺設(shè)備上所以網(wǎng)段也就彼此失去聯(lián)系了，這個時候如果要求各 個網(wǎng)絡(luò)彼此還需要處于連通狀態(tài)，那么就必須利用Bypass 了。Bypass顧名思義，就是旁路功能，也就是說可以通過特定的觸發(fā)狀態(tài)(斷電或死 機(jī))讓兩個網(wǎng)絡(luò)不通過網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備的系統(tǒng)，而直接物理上導(dǎo)通。所以有了 Bypass后，當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備故障以后，還可以讓連接在這臺設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)相互導(dǎo)通，當(dāng)然這個時候這臺 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也就不會再對網(wǎng)絡(luò)中的封包做處理了。為提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性需要解決各類網(wǎng)絡(luò)串接網(wǎng)關(guān)設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)防火墻、 IPS、防病毒網(wǎng)關(guān)、UTM、防垃圾郵件網(wǎng)關(guān)、VPN等)因意外失效(如硬件故障、電源故障、軟件 死鎖等)而成為單點(diǎn)故障，或在其它網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行升級維護(hù)時需及時切換設(shè)備，防止網(wǎng)絡(luò) 癱瘓。還需要解決因網(wǎng)絡(luò)手工切換帶來的時間延誤和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理的困難。目前解決這些 問題，有的采用了雙線路方案來保證網(wǎng)絡(luò)高可用性，但成本非常高。因此，能將網(wǎng)絡(luò)鏈路保 護(hù)為旁路狀態(tài)的帶Bypass功能的光纖網(wǎng)絡(luò)適配器成為市場必然需要的產(chǎn)品。而現(xiàn)有技術(shù)中，Bypass 一般按照控制方式或者稱為觸發(fā)方式來分，可以分為以下 幾個方式1、通過電源觸發(fā)。這種方式下，一般是在設(shè)備沒有通電的情況下，Bypass功能打 開，如果設(shè)備一旦通電后，Bypass立即調(diào)整為關(guān)閉狀態(tài)。2、由通用輸入/輸出(General-Purpose IO ports，簡稱GPI0)來控制。在進(jìn)入 OS后，可以通過GPIO來對特定的端口操作，從而實(shí)現(xiàn)對Bypass開關(guān)的控制。3、由Watchdog來控制。這種情況實(shí)際是對方式2的一種延伸應(yīng)用，可以通過 Watchdog來控制GPIO Bypass程序的啟用與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對Bypass狀態(tài)的控制。使用這 種方式后，平臺如果死機(jī)就可以由Watchdog來打開Bypass。在實(shí)際的應(yīng)用中，上述3種狀態(tài)往往是同時存在的，尤其是1和2兩種方式。但是， 現(xiàn)有技術(shù)中由于采了 GPIO控制，會帶來以下缺點(diǎn)1、軟件移植和硬件設(shè)計(jì)在通用性方面都比較差，會增加產(chǎn)品的開發(fā)周期，2、系統(tǒng)開關(guān)機(jī)的瞬間狀態(tài)不易確定。3、采用GPIO控制設(shè)計(jì)，常采用邊沿觸發(fā)，在系統(tǒng)開關(guān)機(jī)時無論系統(tǒng)是否已進(jìn)入正常工作狀態(tài)，只要GPIO出現(xiàn)邊沿觸發(fā)狀態(tài)，Bypass功能單元就會改變狀態(tài)，導(dǎo)致狀態(tài)很難 控制，同時易受到干擾，易造成不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于在光纖網(wǎng)絡(luò)中串接網(wǎng)關(guān)設(shè)備失效引起網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障或網(wǎng) 關(guān)設(shè)備升級維護(hù)時需要跟換設(shè)備，而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)癱瘓或因網(wǎng)絡(luò)手工切換維護(hù)帶來時間延誤和 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理困難，而提供一種光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法。本發(fā)明的目的之二，在于針對現(xiàn)有技術(shù)Bypass采用GPIO控制的缺點(diǎn)，而提供一種 光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，包括光 纖信號單元、與所述光纖信號單元連接的光纖切換單元以及與所述光纖切換單元連接的光 纖網(wǎng)絡(luò)接口，其中所述光纖信號單元用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信號與光網(wǎng)絡(luò)信號之間的轉(zhuǎn)換處理; 所述光纖切換單元負(fù)責(zé)光網(wǎng)絡(luò)信道的切換，包括正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)的切換；所 述光纖網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)有光纖接口并通過該光纖接口與外網(wǎng)進(jìn)行光纖連接；其中，所述光纖切換單元2采用I2C總線作為控制總線，用于通過I2C總線進(jìn)行數(shù) 據(jù)接收、識別并執(zhí)行輸出用戶預(yù)期的動作，包括在系統(tǒng)死機(jī)或主機(jī)掉電的意外情況下，通過 其內(nèi)部機(jī)制實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換或看門狗復(fù)位并保留當(dāng)前的狀態(tài)，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常通 行；該內(nèi)部機(jī)制設(shè)置有正常工作模式、旁路工作模式、看門狗工作模式控制網(wǎng)絡(luò)的正常工作 狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)當(dāng)接到正常工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入正常工作狀態(tài)；當(dāng)接到旁路工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入旁路工作狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)工作在看門狗工作模式，系統(tǒng)要在設(shè)置時間內(nèi)給出喂狗指令，否則系統(tǒng)將 觸發(fā)看門狗，系統(tǒng)進(jìn)入旁路工作狀態(tài)。本發(fā)明中，所述光纖信號單元包括網(wǎng)絡(luò)芯片以及連接在所述網(wǎng)絡(luò)芯片與所述光纖 切換單元之間的光電模塊，所述網(wǎng)絡(luò)芯片將主機(jī)的一組PCIE X4的信號轉(zhuǎn)換為光纖網(wǎng)絡(luò)電 信號并輸入至所述光電模塊，所述光電模塊負(fù)責(zé)將輸入的光纖網(wǎng)絡(luò)電信號轉(zhuǎn)換為光信號并 輸出至所述光纖切換單元。本發(fā)明中，所述光纖切換單元包括連接在所述光電模塊與所述光纖網(wǎng)絡(luò)接口之間 的光纖切換器以及與所述光纖切換器連接的控制模塊，所述光纖切換器在控制模塊的控制 下對網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)進(jìn)行切換。本發(fā)明中，所述控制模塊包括單片機(jī)以及與所述單片機(jī)連接的狀態(tài)指示燈，當(dāng)控 制模塊控制光纖切換單元進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)切換時，通過控制模塊改變所述狀態(tài)指示燈的 指示情況。本發(fā)明還同時公開了一種控制光纖切換的方法，在用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置一光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，該光纖網(wǎng)絡(luò)適配器包 括采用I2C總線作為控制總線；單片機(jī)控制器通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、識別并執(zhí)行輸出用戶預(yù)期的動作，包 括在系統(tǒng)死機(jī)或主機(jī)掉電的意外情況下，通過其內(nèi)部機(jī)制實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換或看門狗復(fù)位并保留當(dāng)前的狀態(tài)，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常通行；其中，該內(nèi)部機(jī)制設(shè)置的正常工作模式、旁路工作模式、看門狗工作模式控制網(wǎng)絡(luò) 的正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)當(dāng)接到正常工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入正常工作狀態(tài)；當(dāng)接到旁路工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入旁路工作狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)工作在看門狗工作模式，系統(tǒng)要在設(shè)置時間內(nèi)給出喂狗指令，否則系統(tǒng)將 觸發(fā)看門狗，系統(tǒng)進(jìn)入旁路工作狀態(tài)。本發(fā)明中，還包括在系統(tǒng)中通過I2C總線對單片機(jī)進(jìn)行控制設(shè)置。本發(fā)明中，對單片機(jī)進(jìn)行控制設(shè)置的步驟具體包括I2C通信檢測步驟；數(shù)據(jù)接收步驟；定時器操作步驟；以及執(zhí)行輸出動作步驟，其中，I2C總線通信檢查步驟具體包括開機(jī)時對寄存器、定時器的預(yù)分頻器以及 看門狗進(jìn)行定義并初始化設(shè)置，檢測I2C總線通信是否開始，若沒有則進(jìn)入定時器操作步 驟，若檢測開始則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收步驟；數(shù)據(jù)接收處理步驟具體包括先接收主機(jī)發(fā)過來的地址數(shù)據(jù)并檢測是否正確，正 確后接著接收模式數(shù)據(jù)，否則直接跳到定時器操作處理步驟。單片機(jī)接收完模式數(shù)據(jù)就開 始檢測本次通信是否結(jié)束，若是則進(jìn)入數(shù)據(jù)處理步驟并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出動作，否則視為異 常直接進(jìn)入定時器處理步驟，其中系統(tǒng)約定數(shù)據(jù)的通信格式是一個字節(jié)地址數(shù)據(jù)和一個 字節(jié)模式數(shù)據(jù)。定時器操作步驟具體包括看門狗的時間計(jì)數(shù)，當(dāng)處理完畢跳回I2C總線通信檢 測入口處進(jìn)行新一輪的數(shù)據(jù)檢測。執(zhí)行輸出動作步驟具體包括對緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行進(jìn)一步的模式鑒別，根據(jù) 鑒別結(jié)果將輸出置為正常工作模式，或旁路工作模式，或看門狗工作模式。本發(fā)明中，還包括數(shù)據(jù)保護(hù)處理步驟，具體包括檢測看門狗是否復(fù)位，復(fù)位則將部分寄存器賦予初 值，否則將全部寄存器賦予初值。本發(fā)明中，I2C總線通信檢查步驟的初始化設(shè)置之后還包括讀入A 口狀態(tài)，建立單片機(jī)的通信地址，置輸出為正常工作模式，將內(nèi)部計(jì)時器清零。本發(fā)明中，對看門狗定義的時間控制模式包括2秒，4秒，16秒，32秒，64秒，128 秒和256秒的時間控制模式。實(shí)施本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法，具有以下有益效果1、可有效防止各類網(wǎng)絡(luò)串接網(wǎng)關(guān)設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)防火墻、IPS、防病毒網(wǎng)關(guān)、UTM、防 垃圾郵件網(wǎng)關(guān)、VPN等)因意外失效(如硬件故障、電源故障、軟件死鎖等)而成為單點(diǎn)故 障，或在其它網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行升級維護(hù)時提供有利幫助，防止網(wǎng)絡(luò)癱瘓，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。2、可避免因網(wǎng)絡(luò)手工切換帶來的時間延誤和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理困難，在網(wǎng)絡(luò)手工切換 時使網(wǎng)絡(luò)鏈路保護(hù)為旁路狀態(tài)，確保網(wǎng)絡(luò)暢通。
3、采用本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法，作為為各企事業(yè)單位網(wǎng)絡(luò)高可用性運(yùn) 行保障解決方案成本低，解決了采用雙線路方案保證網(wǎng)絡(luò)高可用性帶來的高額成本問題。進(jìn)一步的，實(shí)施本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器及方法，還具有以下有益效果由于本 發(fā)明Bypass采用傳統(tǒng)的I2C總線設(shè)計(jì)可縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，并且采用I2C總線控制，在 系統(tǒng)沒有進(jìn)入正常工作狀態(tài)前，I2C總線沒法工作，Bypass功能單元不會隨意改變狀態(tài)，而 一直保持初始值，因此可以解決在系統(tǒng)開關(guān)機(jī)時狀態(tài)難控制，同時易受到干擾，易造成不穩(wěn) 定等的問題。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中
圖1是本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器的系統(tǒng)框圖2是圖1的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖3是本發(fā)明所述控制模塊的電路框圖4是本發(fā)明所述控制器的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明控制器的軟件部分的流程圖6是本發(fā)明接收數(shù)據(jù)的流程圖7是本發(fā)明定時器計(jì)數(shù)的流程圖8是本發(fā)明將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的流程圖9是本發(fā)明1路看門狗的執(zhí)行單元處理數(shù)據(jù)的流程圖10是本發(fā)明2路看門狗的執(zhí)行單元處理數(shù)據(jù)的流程圖11是本發(fā)明保護(hù)看門狗復(fù)位前的數(shù)據(jù)狀態(tài)的流程圖12是本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器處于Bypass狀態(tài)下的示意圖13是本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器處于Normal狀態(tài)下的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié) 合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用 以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所述光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，其包括光纖信號單元1、與所述光纖信 號單元1連接的光纖切換單元2以及與所述光纖切換單元2連接的光纖網(wǎng)絡(luò)接口 3，其中所 述光纖信號單元1用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信號與光網(wǎng)絡(luò)信號之間的轉(zhuǎn)換處理；所述光纖切換單元 2負(fù)責(zé)光網(wǎng)絡(luò)信道的切換，包括正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)的切換；所述光纖網(wǎng)絡(luò)接口 3 設(shè)有光纖接口并通過該光纖接口與外網(wǎng)進(jìn)行光纖連接。其中，光纖切換單元2采用I2C總線作為控制總線，用于通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)接 收、識別并執(zhí)行輸出用戶預(yù)期的動作，包括在系統(tǒng)死機(jī)或主機(jī)掉電的意外情況下，通過其內(nèi) 部機(jī)制實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換或看門狗復(fù)位并保留當(dāng)前的狀態(tài)，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常通行； 該內(nèi)部機(jī)制設(shè)置的正常(Normal)工作模式、旁路(Bypass)工作模式、看門狗工作模式控制 網(wǎng)絡(luò)的正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)當(dāng)接到正常工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
當(dāng)接到旁路工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入旁路工作狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)工作在看門狗工作模式，系統(tǒng)要在設(shè)置時間內(nèi)給出喂狗指令，否則系統(tǒng)將 觸發(fā)看門狗，系統(tǒng)進(jìn)入旁路工作狀態(tài)。其中，光纖信號單元1包括網(wǎng)絡(luò)芯片4以及連接在網(wǎng)絡(luò)芯片4與光纖切換單元2 之間的光電模塊5，網(wǎng)絡(luò)芯片4將主機(jī)的一組PCIE X4插口的信號轉(zhuǎn)換為光纖網(wǎng)絡(luò)電信號并 輸入至所述光電模塊5，光電模塊5負(fù)責(zé)將輸入的光纖網(wǎng)絡(luò)電信號轉(zhuǎn)換為光信號并輸出至 光纖切換單元2，其中網(wǎng)絡(luò)芯片4采用PCIE總線，將基本的計(jì)算機(jī)PCIE總線協(xié)議格式的數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成IEEE802網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式傳輸數(shù)據(jù)，構(gòu)成與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口核心。此外，光纖切換單元2包括連接在光電模塊5與光纖網(wǎng)絡(luò)接口 3之間的光纖切換 器6以及與光纖切換器6連接的控制模塊7。光纖切換器6是在控制模塊7的控制下進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)切換的設(shè)備，通過控制模塊7可以對網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)進(jìn)行切換。本發(fā)明所述的光纖網(wǎng)絡(luò)適配器接于用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間，光纖網(wǎng)絡(luò)適配 器可以嵌入至串行網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，也可與串行網(wǎng)關(guān)設(shè)備并行安裝在網(wǎng)絡(luò)中，光纖網(wǎng)絡(luò)適配器 包含Bypass工作狀態(tài)和Normal工作狀態(tài)，在Bypass工作狀態(tài)下(如圖12所示)，數(shù)據(jù)不 通過串行網(wǎng)關(guān)設(shè)備，用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過該光纖網(wǎng)絡(luò)適配器與外部網(wǎng)絡(luò)物理接通；在正常工 作狀態(tài)下(如圖13所示)，該光纖網(wǎng)絡(luò)適配器處于透明工作狀態(tài)，用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過串行網(wǎng) 關(guān)設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)物理接通。本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)芯片4將主機(jī)的一組PCIE X4插口的 電信號轉(zhuǎn)換為兩組光纖網(wǎng)絡(luò)電信號輸入至兩組光電模塊5，光電模塊5負(fù)責(zé)將輸入的光纖 網(wǎng)絡(luò)電信號轉(zhuǎn)換為光纖網(wǎng)絡(luò)光信號并輸出至光線切換器6，這里網(wǎng)絡(luò)芯片4的型號可以采 用INTEL 82571EB型號的芯片。光纖切換器6負(fù)責(zé)進(jìn)行光纖切換以實(shí)現(xiàn)Bypass功能。光纖切換器6實(shí)現(xiàn)Bypass 工作狀態(tài)切換的控制模塊7采用I2C總線的單片機(jī)編程設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品的通用性能及 可靠性，其控制模塊7的電路框圖如圖3所示，包括單片機(jī)、狀態(tài)指示燈及其它控制芯片。 Bypass控制電路采用I2C總線的單片機(jī)編程設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品的通用性能及可靠性，可以 廣泛應(yīng)用于各種網(wǎng)安設(shè)備當(dāng)中，其工作原理如下當(dāng)系統(tǒng)通過I2C總線發(fā)送指令給單片機(jī)， 單片機(jī)接受指令判斷系統(tǒng)是要求對A組或B組進(jìn)行Bypass工作狀態(tài)切換，從而發(fā)出A或B 的控制信號給光纖切換器，要求它控制光纖切換器A或B (本優(yōu)選實(shí)施例中設(shè)置有兩個光纖 切換器)的控制腳R(圖1中所示)工作電壓，從而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)的切換，例如，當(dāng)控 制腳工作電壓被給為Vcc (光纖切換器工作電壓)時，光纖切換器為正常工作狀態(tài)，當(dāng)控制 腳工作電壓不被給為Vcc (光纖切換器工作電壓)時，光纖切換器為Bypass工作狀態(tài)。當(dāng) 控制模塊7控制光纖切換單元2進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)切換時，可以通過控制模塊7改變所述 狀態(tài)指示燈的指示情況。本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，控制模塊7是采用價廉的10P05MCU單片機(jī)作為控制 器，直接掛在I2C總線上。主機(jī)通過對I2C總線操作達(dá)到控制單片機(jī)的目的。該控制器的 結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示該控制器具備兩路獨(dú)立的輸出。以1路為例(圖4中為WDT0UT1， Normal_LED 1，Bypass_LED 1)，Normal_LED 1，Bypass_LED 1 這兩 Pin 引腳用來指示 1 路當(dāng)前的 工作狀態(tài)，WDTOUT1是輸出控制光口繼電器的信號。1路處于Bypass工作模式時，WDTOUT1 輸出有效控制信號控制光口繼電器發(fā)生動作。
整個控制結(jié)構(gòu)的軟件控制部分主要由I2C總線通信檢測、數(shù)據(jù)接收處理、定時器 操作、執(zhí)行輸出動作這四個模塊組成，具體流程包括首先是對用到的寄存器進(jìn)行初始化， 并建立一些關(guān)鍵標(biāo)志位用于過程控制(比如看門狗標(biāo)志)；其次是I2C總線通信流程設(shè)置； 再次是內(nèi)部定時，因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)不支持中斷，所以在定時時只能采用計(jì)數(shù)的方法來處理；然 后是對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與跳轉(zhuǎn)，在此需要注意異常數(shù)據(jù)的處理與解決；最后是整體軟 件結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，對各個功能采用模塊調(diào)用有利于編程與日后的維護(hù)升級。以下將對上述軟 件控制部分的具體流程作進(jìn)一步的說明。圖5所示的流程圖主要是開機(jī)時對寄存器、定時器的預(yù)分頻器、看門狗進(jìn)行定義 并初始化，然后讀入A 口狀態(tài)，建立單片機(jī)的通信地址，并將內(nèi)部計(jì)時器RTCC清零，并置1 路、2路為默認(rèn)的Normal工作模式。之后開始檢測I2C總線通信是否開始。若沒有則進(jìn)入 定時器記時處理(如圖7所示)，若是便進(jìn)入如圖6所示的接收數(shù)據(jù)流程。如圖6所示，該接收數(shù)據(jù)流程主要是接收主機(jī)發(fā)過來的數(shù)據(jù)，第一個數(shù)據(jù)是地址， 接收并檢測地址是否正確，正確后再進(jìn)行接收接下來傳過來的數(shù)據(jù)，否則跳過檢測進(jìn)入定 時器記時處理。等待檢測到接收數(shù)據(jù)結(jié)束信號，則進(jìn)入數(shù)據(jù)處理(如圖8所示)；等待檢測 不到接收數(shù)據(jù)結(jié)束信號，則視為異常并進(jìn)入定時器記時處理(如圖7所示)。圖7所示的流程是定時器記時處理，主要用于看門狗的時間計(jì)數(shù)。處理完后跳回 到重新檢測I2C總線通信入口處進(jìn)行新一輪的數(shù)據(jù)檢測，具體流程為進(jìn)入定時入口，讀取RTCC計(jì)時器值，并判斷RTCC計(jì)時器值是否大于預(yù)設(shè)值(例如 39)，大于則將RTCC計(jì)時器值重新賦值；否則跳到圖5中檢測入口步驟。對RTCC計(jì)時器值 重新賦值后，判斷1路是否處于看門狗模式(TF. 0 = 1代表1路處于看門狗模式)，1路是 處于看門狗模式則將1路看門狗的時間計(jì)數(shù)器C0UNT11自減并判斷是否為零，為零則再將 1路看門狗的時間計(jì)數(shù)器C0UNT11重新賦值，COUNTl自減并判斷是否為零，為零則作1路溢 出處理。上述1路溢出處理后，或1路不是處于看門狗模式，或C0UNT11不為零，則進(jìn)入判 斷2路是否處于看門狗模式(TF. 1 = 1代表2路處于看門狗模式，若2路是處于看門狗模 式，則將2路看門狗的時間計(jì)數(shù)器C0UNT22自減并判斷是否為零，為零則再將2路看門狗的 時間計(jì)數(shù)器C0UNT22重新賦值，C0UNT2自減并判斷是否為零，為零則作2路溢出處理。上 述2路溢出處理后，或2路不是處于看門狗模式，或C0UNT22不為零，則跳到圖5中檢測入 口步驟。圖8所示的流程主要用于處理接收到的數(shù)據(jù)的類型，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的執(zhí)行單元。具 體流程包括進(jìn)入數(shù)據(jù)處理入口，讀入RXBUF緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，判斷RXBUF. 3是否為1，則繼續(xù)判斷 RXBUF. 2是否為1，為1則跳到2路數(shù)據(jù)模式處理，為零則跳到1路數(shù)據(jù)處理；若RXBUF. 3等 于零，則表明此數(shù)據(jù)是喂狗，因此將分別判斷TF. 0和TF. 1是否為1 (注意TF. 0是1路的看 門狗狀態(tài)標(biāo)志位，為1則表示該路處于看門狗模式，為0則表示該路不處于看門狗模式；同 理TF. 1是2路看門狗狀態(tài)標(biāo)志位，為1則表示該路處于看門狗模式，為0表示不出于看門 狗模式。)以1路為例，若檢測到TF. 0等于1，再判斷RXBUF. 0是否等于1，為1表示喂狗， 為零則說明不喂狗；同理2路的處理方法類似1路，這里不再細(xì)講。圖9所示的流程是1路看門狗的執(zhí)行單元，即處理主機(jī)發(fā)過來的數(shù)據(jù)并輸出執(zhí)行 動作。具體流程包括
進(jìn)入到1路模式處理入口后，通過檢測RXBUF. 0和RXBUF. 1這兩位進(jìn)行進(jìn)一步的 模式鑒別，若RXBUF. 0和RXBUF. 1的值為00則說明將1路置于看門狗工作模式；為01表示 將1路置于強(qiáng)制BYPASS模式；為10則表示將1路置于0FF_WDT模式；為11則表示將1路 置于NORMAL模式。圖10所示的流程是2路看門狗的執(zhí)行單元，用于處理接收到的數(shù)據(jù)并輸出執(zhí)行動 作。圖9圖10所示的結(jié)構(gòu)基本一樣，只是處理的對象不同，MOSIl處理代表的是1路數(shù)據(jù)處 理，同理M0SI2代表的是2路的數(shù)據(jù)處理。RXBUF代表的是程序里的接收緩沖區(qū)，RXBUF. 0 與RXBUF. 1兩位代表的是數(shù)據(jù)的類型。BYPASS 1、BYPASS2分別代表1路與2路的BYPASS處 理，WDT1、WDT2分別代表的是1路與2路的看門狗處理。0FF_WDT1、0FF_WDT2分別代表的是 1路2路的關(guān)看門狗。N0RMAL1、N0RMAL2分表代表的是1路和2路的正常工作模式處理。上述圖8-10關(guān)于Normal工作模式、Bypass工作模式以及看門狗工作模式的設(shè)定，
可以參考下面的數(shù)據(jù)格式 圖11所示的流程主要是用于保護(hù)由于外界的干擾導(dǎo)致看門狗復(fù)位后進(jìn)行的一些 數(shù)據(jù)保護(hù)處理，主要是保護(hù)了看門狗復(fù)位前的數(shù)據(jù)狀態(tài)。具體包括以下流程進(jìn)入復(fù)位入口，檢測看門狗WDT是否復(fù)位，復(fù)位則將部分寄存器賦予初值，否則將 全部寄存器賦予初值，然后跳到圖5中的檢測入口步驟。綜上，本發(fā)明控制光纖切換的方法，首先是對用到的寄存器進(jìn)行初始化，并建立一 些關(guān)鍵標(biāo)志位用于過程控制(比如看門狗標(biāo)志)；其次是I2C通信的編程，在編程中要注意 在實(shí)際過程中可能出現(xiàn)的問題并加以解決；再次是內(nèi)部定時，因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)不支持中斷，所 以只能采用定計(jì)數(shù)的方法來處理；然后是對接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與跳轉(zhuǎn)，在此需要注意異 常數(shù)據(jù)的處理與解決；最后是整體軟件結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，對各個功能采用模塊調(diào)用有利于編程與日后的維護(hù)升級。綜上所述，由于本發(fā)明采用I2C總線控制光纖Bypass電路以提高產(chǎn)品的通用性， 兩組Bypass控制，同時支持電源失效Bypass控制。支持看門狗控制模式，有2秒，4秒，16 秒，32秒，64秒，128秒和256秒等時間控制模式。前面板有正常模式與Bypass模式LED指 示燈，具有以下有益效果1.網(wǎng)絡(luò)鏈路斷路自動保護(hù)可自動監(jiān)測網(wǎng)線連接情況，若發(fā)現(xiàn)串行網(wǎng)關(guān)設(shè)備網(wǎng)線 斷路，系統(tǒng)將自動切換網(wǎng)絡(luò)連接，旁路串行網(wǎng)關(guān)設(shè)備，從而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常。2.可自定義軟件切換便于串行網(wǎng)關(guān)設(shè)備下線維護(hù)或升級時，可自定義程序在系 統(tǒng)中通過I2C總線對單片機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)單片機(jī)控制使單片機(jī)對光纖切換器進(jìn)行隨時切 換，亦可以支持定時做切換，提高網(wǎng)絡(luò)靈活。3.斷電自動保護(hù)功能系統(tǒng)設(shè)備掉電的時候，光纖切換器R腳工作電壓不被給 為Vcc (光纖切換器工作電壓)時，光纖切換器自動進(jìn)行工作狀態(tài)切換，使光纖切換器進(jìn)入 Bypass狀態(tài)，能夠保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常。4. Bypass燈指示當(dāng)控制模塊對光纖切換單元狀態(tài)進(jìn)行切換時，同時通過控制模 塊改變狀態(tài)燈的指示情況，使Bypass狀態(tài)指示燈或正常工作狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，可以很方便 地知道系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡是本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，其特征在于，包括光纖信號單元(1)、與所述光纖信號單元(1)連接的光纖切換單元(2)以及與所述光纖切換單元(2)連接的光纖網(wǎng)絡(luò)接口(3)，其中所述光纖信號單元(1)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信號與光網(wǎng)絡(luò)信號之間的轉(zhuǎn)換處理；所述光纖切換單元(2)負(fù)責(zé)光網(wǎng)絡(luò)信道的切換，包括正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)的切換；所述光纖網(wǎng)絡(luò)接口(3)設(shè)有光纖接口并通過該光纖接口與外網(wǎng)進(jìn)行光纖連接；其中，所述光纖切換單元(2)采用I2C 總線作為控制總線，用于通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、識別并執(zhí)行輸出用戶預(yù)期的動作，包括在系統(tǒng)死機(jī)或主機(jī)掉電的意外情況下，通過其內(nèi)部機(jī)制實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換或看門狗復(fù)位并保留當(dāng)前的狀態(tài)，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常通行；該內(nèi)部機(jī)制設(shè)置有正常工作模式、旁路工作模式、看門狗工作模式控制網(wǎng)絡(luò)的正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)當(dāng)接到正常工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入正常工作狀態(tài)；當(dāng)接到旁路工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入旁路工作狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)工作在看門狗工作模式，系統(tǒng)要在設(shè)置時間內(nèi)給出喂狗指令，否則系統(tǒng)將觸發(fā)看門狗，系統(tǒng)進(jìn)入旁路工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，其特征在于，所述光纖信號單元(1)包括網(wǎng) 絡(luò)芯片⑷以及連接在所述網(wǎng)絡(luò)芯片⑷與所述光纖切換單元⑵之間的光電模塊(5)，所 述網(wǎng)絡(luò)芯片(4)將主機(jī)的一組PCIE X4的信號轉(zhuǎn)換為光纖網(wǎng)絡(luò)電信號并輸入至所述光電模 塊(5)，所述光電模塊(5)負(fù)責(zé)將輸入的光纖網(wǎng)絡(luò)電信號轉(zhuǎn)換為光信號并輸出至所述光纖 切換單元⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，其特征在于，所述光纖切換單元(2)包括連 接在所述光電模塊(5)與所述光纖網(wǎng)絡(luò)接口(3)之間的光纖切換器(6)以及與所述光纖切 換器(6)連接的控制模塊(7)，所述光纖切換器(6)在控制模塊(7)的控制下對網(wǎng)絡(luò)工作狀 態(tài)進(jìn)行切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，其特征在于，所述控制模塊(7)包括單片機(jī) 以及與所述單片機(jī)連接的狀態(tài)指示燈，當(dāng)控制模塊(7)控制光纖切換單元(2)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工 作狀態(tài)切換時，通過控制模塊(7)改變所述狀態(tài)指示燈的指示情況。
5.一種控制光纖切換的方法，其特征在于，在用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置一光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，該光纖網(wǎng)絡(luò)適配器包括 采用I2C總線作為控制總線；單片機(jī)控制器通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、識別并執(zhí)行輸出用戶預(yù)期的動作，包括在 系統(tǒng)死機(jī)或主機(jī)掉電的意外情況下，通過其內(nèi)部機(jī)制實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換或看門狗復(fù)位 并保留當(dāng)前的狀態(tài)，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常通行；其中，該內(nèi)部機(jī)制設(shè)置的正常工作模式、旁路工作模式、看門狗工作模式控制網(wǎng)絡(luò)的正 常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)當(dāng)接到正常工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入正常工作狀態(tài)； 當(dāng)接到旁路工作模式的命令，系統(tǒng)被強(qiáng)制進(jìn)入旁路工作狀態(tài)； 當(dāng)系統(tǒng)工作在看門狗工作模式，系統(tǒng)要在設(shè)置時間內(nèi)給出喂狗指令，否則系統(tǒng)將觸發(fā) 看門狗，系統(tǒng)進(jìn)入旁路工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制光纖切換的方法，其特征在于，還包括在系統(tǒng)中通過I2C總線對單片機(jī)進(jìn)行控制設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制光纖切換的方法，其特征在于，對單片機(jī)進(jìn)行控制設(shè)置 的步驟具體包括I2C通信檢測步驟；數(shù)據(jù)接收步驟；定時器操作步驟；以及執(zhí)行輸出動作步驟，其中，I2C總線通信檢查步驟具體包括開機(jī)時對寄存器、定時器的預(yù)分頻器以及看門 狗進(jìn)行定義并初始化設(shè)置，檢測I2C總線通信是否開始，若沒有則進(jìn)入定時器操作步驟，若 檢測開始則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收步驟；數(shù)據(jù)接收處理步驟具體包括先接收主機(jī)發(fā)過來的地址數(shù)據(jù)并檢測是否正確，正確后 接著接收模式數(shù)據(jù)，否則直接跳到定時器操作處理步驟。單片機(jī)接收完模式數(shù)據(jù)就開始檢 測本次通信是否結(jié)束，若是則進(jìn)入數(shù)據(jù)處理步驟并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出動作，否則視為異常直 接進(jìn)入定時器處理步驟，其中系統(tǒng)約定數(shù)據(jù)的通信格式是一個字節(jié)地址數(shù)據(jù)和一個字節(jié) 模式數(shù)據(jù)。定時器操作步驟具體包括看門狗的時間計(jì)數(shù)，當(dāng)處理完畢跳回I2C總線通信檢測入 口處進(jìn)行新一輪的數(shù)據(jù)檢測。執(zhí)行輸出動作步驟具體包括對緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行進(jìn)一步的模式鑒別，根據(jù)鑒別 結(jié)果將輸出置為正常工作模式，或旁路工作模式，或看門狗工作模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制光纖切換的方法，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)保護(hù)處理步驟，具體包括檢測看門狗是否復(fù)位，復(fù)位則將部分寄存器賦予初值，否 則將全部寄存器賦予初值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制光纖切換的方法，其特征在于，I2C總線通信檢查步驟的 初始化設(shè)置之后還包括讀入A 口狀態(tài)，建立單片機(jī)的通信地址，置輸出為正常工作模式，將內(nèi)部計(jì)時器清零。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的控制光纖切換的方法，其特征在于，對看門狗定義 的時間控制模式包括2秒，4秒，16秒，32秒，64秒，128秒和256秒的時間控制模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖網(wǎng)絡(luò)適配器，其包括光纖信號單元、與所述光纖信號單元連接的光纖切換單元以及與所述光纖切換單元連接的光纖網(wǎng)絡(luò)接口，其中所述光纖信號單元用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信號與光網(wǎng)絡(luò)信號之間的轉(zhuǎn)換處理；所述光纖切換單元負(fù)責(zé)光網(wǎng)絡(luò)信道的切換，包括正常工作狀態(tài)和旁路工作狀態(tài)的切換；所述光纖網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)有光纖接口，與外網(wǎng)進(jìn)行光纖連接。本發(fā)明可有效防止各類網(wǎng)絡(luò)串接網(wǎng)關(guān)設(shè)備因意外失效而成為單點(diǎn)故障，或在其它網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行升級維護(hù)時及時切換設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)鏈路保護(hù)為旁路狀態(tài)，從而防止網(wǎng)絡(luò)癱瘓，提供網(wǎng)絡(luò)可靠性。同時，避免了網(wǎng)絡(luò)手工切換帶來時間延誤和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理困難的問題。
文檔編號H04B10/12GK101931458SQ20091010810
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者唐先文, 林金城 申請人:研祥智能科技股份有限公司