一種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法，步驟是：將交換芯片設(shè)置為管理模式，使所有來(lái)自于交換芯片LAN端口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至IMP端口；使能交換芯片的IEEE802.1Q?VLAN功能，設(shè)置VLAN學(xué)習(xí)模式為基于MAC和PVID的學(xué)習(xí)模式；設(shè)置交換芯片的單播查找失敗轉(zhuǎn)發(fā)模式為向LAN端口轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)于具有N個(gè)LAN端口的交換芯片，在交換芯片內(nèi)部劃分N個(gè)IEEE802.1Q?VLAN，每個(gè)LAN端口分別和IMP端口位于同一個(gè)VLAN，其中，N為自然數(shù)：將這N個(gè)LAN端口的對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)控制器的MAC地址添加到交換芯片的靜態(tài)地址表中。此方法可降低以太網(wǎng)控制器與CPU之間接口電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和硬件成本，減少以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的難度和時(shí)間成本。
【專利說(shuō)明】-種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種嵌入式系統(tǒng)中使用單個(gè)管理型以太網(wǎng)交換芯片虛擬多個(gè)以太網(wǎng) 控制器的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)，為了增加網(wǎng)絡(luò)處理能力，系統(tǒng)一般都配置了多 個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)控制器，每個(gè)以太網(wǎng)控制器通過(guò)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)程序和協(xié)議棧進(jìn)行交互。這種 設(shè)計(jì)方案在硬件和軟件上都有不足之處，具體體現(xiàn)在：
[0003] ( 1)在硬件上，需要考慮每個(gè)以太網(wǎng)控制器和CPU之間的電路接口，接口電路復(fù) 雜，硬件成本高；
[0004] (2)在軟件上，需要為每一個(gè)以太網(wǎng)控制器編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，如果這些以太網(wǎng)控制器 型號(hào)相同，驅(qū)動(dòng)程序代碼可以重用，如果型號(hào)不同，就必須編寫(xiě)不同的驅(qū)動(dòng)程序，加大了軟 件設(shè)計(jì)的難度和時(shí)間成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，在于提供一種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法，其虛 擬出的以太網(wǎng)控制器從行為上等同于獨(dú)立的以太網(wǎng)控制器，降低以太網(wǎng)控制器與CPU之間 接口電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和硬件成本，減少以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的難度和時(shí)間成本。
[0006] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0007] -種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法，包括如下步驟：
[0008] ( 1)將交換芯片設(shè)置為管理模式，使所有來(lái)自于交換芯片LAN端口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至 MP 端口；
[0009] (2)使能交換芯片的IEEE802. IQ VLAN功能，設(shè)置VLAN學(xué)習(xí)模式為基于MAC和 PVID的學(xué)習(xí)模式；
[0010] (3)設(shè)置交換芯片的單播查找失敗轉(zhuǎn)發(fā)模式為向LAN端口轉(zhuǎn)發(fā)；
[0011] (4)對(duì)于具有N個(gè)LAN端口的交換芯片，在交換芯片內(nèi)部劃分N個(gè)IEEE802. 1Q VLAN，每個(gè)LAN端口分別和IMP端口位于同一個(gè)VLAN，其中，N為自然數(shù)：
[0012] (5)將這N個(gè)LAN端口的對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)控制器的MAC地址添加到交換芯片的靜態(tài) 地址表中。
[0013] 嵌入式系統(tǒng)中的以太網(wǎng)控制器接收到來(lái)自IMP端口的以太網(wǎng)報(bào)文，根據(jù)報(bào)文中的 VLAN標(biāo)簽將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給同LAN端口對(duì)應(yīng)的虛擬以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動(dòng)程序，具體包括如下內(nèi)容：
[0014] (a)在操作系統(tǒng)中添加多個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序和交換芯片的 一個(gè)端口相對(duì)應(yīng)；驅(qū)動(dòng)的發(fā)送策略為：將協(xié)議棧送來(lái)的報(bào)文打上端口所對(duì)應(yīng)IEEE802. 1Q VLAN的VLAN標(biāo)簽，然后轉(zhuǎn)發(fā)給系統(tǒng)原有的以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序；驅(qū)動(dòng)的接收策略為：將 系統(tǒng)原有以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的報(bào)文去掉IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽后送入?yún)f(xié)議棧；
[0015] (b)修改系統(tǒng)原有以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序的接收策略為：收到的報(bào)文不再送入?yún)f(xié) 議棧，而是根據(jù)VLAN標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的虛擬以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序。
[0016] 采用上述方案后，本發(fā)明通過(guò)對(duì)交換芯片進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲靡约霸谇度胧较到y(tǒng)中添 加虛擬以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序，從嵌入式系統(tǒng)的外部以及從嵌入式系統(tǒng)的角度來(lái)看，以太網(wǎng)交換 芯片的端口從行為上等同于獨(dú)立的以太網(wǎng)控制器，降低以太網(wǎng)控制器與CPU之間接口電路 設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和硬件成本，減少以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的難度和時(shí)間成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明中VLAN的劃分方法示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明提供一種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法，包括如下步驟：
[0021] (1)將交換芯片設(shè)置為管理模式，使所有來(lái)自于交換芯片LAN端口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至 IMP (Inband Management Port)端口；
[0022] (2)使能交換芯片的IEEE802. IQ VLAN功能，設(shè)置VLAN學(xué)習(xí)模式為基于MAC和 PVID的學(xué)習(xí)模式，此為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
[0023] (3)設(shè)置交換芯片的單播查找失敗轉(zhuǎn)發(fā)模式為向LAN端口轉(zhuǎn)發(fā)；
[0024] (4)對(duì)于具有N (N為自然數(shù)）個(gè)LAN端口的交換芯片，在交換芯片內(nèi)部劃分N個(gè) IEEE802. IQ VLAN，使得每個(gè)LAN端口分別和MP端口位于同一個(gè)VLAN，LAN端口之間相互 隔尚，VLAN的劃分方法可參看圖1所不；
[0025] (5)將這N個(gè)LAN端口的對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)控制器的MAC地址添加到交換芯片的靜態(tài) 地址表中。
[0026] 嵌入式系統(tǒng)中的以太網(wǎng)控制器接收到來(lái)自MP端口的以太網(wǎng)報(bào)文，根據(jù)報(bào)文中的 VLAN標(biāo)簽將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給同LAN端口對(duì)應(yīng)的虛擬以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動(dòng)程序。由于交換芯片 在內(nèi)部劃分了 IEEE802. IQ VLAN，以太網(wǎng)報(bào)文在從LAN端口轉(zhuǎn)發(fā)至MP端口進(jìn)入CPU的過(guò) 程中會(huì)被交換芯片打上IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽，這種報(bào)文若想被協(xié)議棧正確識(shí)別，必須去 掉VLAN標(biāo)簽。同樣地，操作系統(tǒng)若想通過(guò)MP端口向LAN port轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，也必須添加相應(yīng) VLAN的標(biāo)簽。這就需要修改系統(tǒng)中原有的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)添加虛擬以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序， 具體做法如下(如圖3所示）：
[0027] (1)在操作系統(tǒng)中添加多個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序和交換芯片的一 個(gè)端口相對(duì)應(yīng)。驅(qū)動(dòng)的發(fā)送策略(協(xié)議棧通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒁蕴W(wǎng)報(bào)文送出系統(tǒng)稱為發(fā)送 策略）為：將協(xié)議棧送來(lái)的報(bào)文打上端口所對(duì)應(yīng)IEEE802. IQ VLAN的VLAN標(biāo)簽，然后轉(zhuǎn)發(fā) 給系統(tǒng)原有的以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)的接收策略（以太網(wǎng)控制器收到報(bào)文，將報(bào)文 傳遞給驅(qū)動(dòng)程序稱為接收策略）為：將系統(tǒng)原有以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的報(bào)文去掉 IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽后送入?yún)f(xié)議棧。
[0028] (2)修改系統(tǒng)原有以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序的接收策略為：收到的報(bào)文不再送入?yún)f(xié) 議棧，而是根據(jù)VLAN標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的虛擬以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序。
[0029] 下面以一個(gè)具體的嵌入式系統(tǒng)為例子來(lái)說(shuō)明整個(gè)實(shí)施過(guò)程。該嵌入式系統(tǒng)的CPU 采用freescale公司的P1020芯片，交換芯片采用fcoadcom公司的BCM53101M芯片，操作 系統(tǒng)采用linux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖如圖2。在本系統(tǒng)中，BCM53101M交換芯片將被 虛擬成6個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)控制器。
[0030] 1、以下對(duì)交換芯片進(jìn)行相關(guān)設(shè)置的具體步驟進(jìn)行說(shuō)明。步驟1 :復(fù)位交換芯片，復(fù) 位后交換芯片的設(shè)置都被置為默認(rèn)設(shè)置。步驟2:將MP端口速率設(shè)置為1000Mbps。由于 端口 0-端口 5的端口速率均為100Mbps，這6個(gè)端口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到MP端口會(huì)導(dǎo)致MP端 口的速率達(dá)到600Mbps，因此必須將MP端口速率設(shè)置為1000Mbps才能匹配速率。步驟3 : 在交換芯片內(nèi)部劃分6個(gè)獨(dú)立的IEEE802. IQ VLAN，每個(gè)LAN端口和MP端口位于一個(gè)VLAN 域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)LAN端口之間的隔離。步驟4 :設(shè)置交換芯片單播查找失敗的轉(zhuǎn)發(fā)模式為向LAN 端口轉(zhuǎn)發(fā)，添加6個(gè)端口的MAC地址到交換芯片靜態(tài)地址表中，解決了交換芯片內(nèi)部MAC地 址老化后學(xué)習(xí)不到端口 0-端口 5的MAC地址導(dǎo)致報(bào)文無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題。
[0031] 2、下面具體說(shuō)明系統(tǒng)中原有的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序的接收策略如何修改，添加的虛擬 以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序如何工作。
[0032] 系統(tǒng)中原有的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序的接收策略為：
[0033] (1) eTSEC收到以太網(wǎng)報(bào)文；
[0034] (2)判斷報(bào)文是否合法，如果合法，轉(zhuǎn)到（3)，不合法轉(zhuǎn)到（4);
[0035] (3 )將報(bào)文傳遞給上層協(xié)議棧；
[0036] (4)結(jié)束。
[0037] 系統(tǒng)中原有的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序修改后的接收策略為：
[0038] (1) eTSEC收到以太網(wǎng)報(bào)文；
[0039] (2)判斷報(bào)文是否帶有IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽，如果是，根據(jù)VLAN ID將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā) 給相應(yīng)的虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，轉(zhuǎn)到（5);如果不是，轉(zhuǎn)到（3);
[0040] (3)判斷報(bào)文是否合法，如果合法，轉(zhuǎn)到（4)，不合法轉(zhuǎn)到（5);
[0041] (4)將報(bào)文傳遞給上層協(xié)議棧；
[0042] (5)結(jié)束。
[0043] 虛擬以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序的接收策略為：
[0044] (1)虛擬以太網(wǎng)控制器收到eTSEC轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的以太網(wǎng)報(bào)文；
[0045] (2)去掉報(bào)文中的IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽；
[0046] (3)判斷報(bào)文是否合法，如果合法，轉(zhuǎn)到（4)，不合法轉(zhuǎn)到（5);
[0047] (4)將報(bào)文傳遞給上層協(xié)議棧；
[0048] (5)結(jié)束。
[0049] 虛擬以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序的發(fā)送策略為：
[0050] (1)虛擬以太網(wǎng)控制器收到上層協(xié)議棧發(fā)來(lái)的報(bào)文；
[0051] (2)給報(bào)文加上虛擬以太網(wǎng)控制器對(duì)應(yīng)VLAN域的IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽；
[0052] (3)將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給以太網(wǎng)控制器eTSEC ;
[0053] (4)結(jié)束。
[0054] 以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將交換芯片設(shè)置為管理模式，使所有來(lái)自于交換芯片LAN端口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至MP端 Π ； (2) 使能交換芯片的IEEE802. IQ VLAN功能，設(shè)置VLAN學(xué)習(xí)模式為基于MAC和PVID的 學(xué)習(xí)模式； (3) 設(shè)置交換芯片的單播查找失敗轉(zhuǎn)發(fā)模式為向LAN端口轉(zhuǎn)發(fā)； (4) 對(duì)于具有N個(gè)LAN端口的交換芯片，在交換芯片內(nèi)部劃分N個(gè)IEEE802. IQ VLAN， 每個(gè)LAN端口分別和IMP端口位于同一個(gè)VLAN，其中，N為自然數(shù)： (5) 將這N個(gè)LAN端口的對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)控制器的MAC地址添加到交換芯片的靜態(tài)地址 表中。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種嵌入式系統(tǒng)中虛擬多個(gè)以太網(wǎng)控制器的方法，其特征在 于：嵌入式系統(tǒng)中的以太網(wǎng)控制器接收到來(lái)自MP端口的以太網(wǎng)報(bào)文,根據(jù)報(bào)文中的VLAN 標(biāo)簽將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給同LAN端口對(duì)應(yīng)的虛擬以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動(dòng)程序，具體包括如下內(nèi)容： (a) 在操作系統(tǒng)中添加多個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序和交換芯片的一個(gè)端 口相對(duì)應(yīng)；驅(qū)動(dòng)的發(fā)送策略為：將協(xié)議棧送來(lái)的報(bào)文打上端口所對(duì)應(yīng)IEEE802. IQ VLAN的 VLAN標(biāo)簽，然后轉(zhuǎn)發(fā)給系統(tǒng)原有的以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序；驅(qū)動(dòng)的接收策略為：將系統(tǒng)原 有以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的報(bào)文去掉IEEE802. IQ VLAN標(biāo)簽后送入?yún)f(xié)議棧； (b) 修改系統(tǒng)原有以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序的接收策略為：收到的報(bào)文不再送入?yún)f(xié)議棧， 而是根據(jù)VLAN標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的虛擬以太網(wǎng)控制器驅(qū)動(dòng)程序。
【文檔編號(hào)】H04L12/02GK104104518SQ201310127678
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日
【發(fā)明者】姜曉光, 胡紹謙, 王文龍, 林青, 尤小明, 張玉健, 代小翔, 丁浩川, 李大鵬, 楊梅強(qiáng), 陳雄, 程夏 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司