本實(shí)用新型涉及一種核心交換模塊，具體涉及一種嵌入式千兆核心交換模塊。

背景技術(shù)：

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用在軌道交通、智能電網(wǎng)和煤礦等行業(yè)，之所以大批量的應(yīng)用在這些行業(yè)中，跟其固有特性是息息相關(guān)的，比如在電磁兼容、溫濕度以及防塵等方面有特殊要求的環(huán)境。在功能上與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊更接近，比如與各種現(xiàn)場(chǎng)總線的互通互聯(lián)、設(shè)備的冗余以及設(shè)備的實(shí)時(shí)等；而性能上的區(qū)別則主要體現(xiàn)在適應(yīng)外界環(huán)境參數(shù)的不同。

目前，在工業(yè)交換機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用中，大多交換機(jī)端口是固化的，客戶無法靈活的配置光口和電口，即使是市面上的模塊化交換機(jī)其體積也很龐大無法嵌入到客戶的系統(tǒng)中，這類產(chǎn)品在對(duì)空間有要求的嵌入式通訊領(lǐng)域往往不適用。

公開號(hào)為CN 101262354A的實(shí)用新型專利，提供了一款嵌入式的工業(yè)交換機(jī)，其一為用戶提供4個(gè)百兆端口，其二采用開關(guān)電源供電，其三可用WEB、CLI對(duì)嵌入式交換機(jī)的每個(gè)端口進(jìn)行管理和配置。其缺點(diǎn)是：1、為用戶提供的端口數(shù)量少，僅能提供4路端口；2、端口速率低，傳輸速率僅100Mbps；3、背板帶寬容量小，全雙工模式下僅800Mbps；4、非工業(yè)級(jí)工作溫度(-40～85℃)；5、體積小尺寸僅120mm*100mm*11.5mm，可靈活的嵌入到客戶的工業(yè)設(shè)備中，使其迅速具有多層工業(yè)交換機(jī)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種嵌入式千兆核心交換模塊，其有效解決了背景技術(shù)中存在問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種嵌入式千兆核心交換模塊，所述交換模塊包括CPU、多層交換芯片SWITCH、三片GPHY、兩片DDR3SDRAM、FLASH、CPLD、和兩個(gè)高速差分連接器CON；其中，

所述FLASH與所述CPU連接，CPU上電時(shí)讀取燒錄在FLASH里的BOOTROM文件啟動(dòng)系統(tǒng)；

CPU的DDR控制器接口和兩片所述DDR3SDRAM芯片間連接，DDR3SDRAM為嵌入式系統(tǒng)提供運(yùn)行內(nèi)存，確保系統(tǒng)流暢運(yùn)行；

所述多層交換芯片SWITCH與CPU連接，二者之間的接口為PCI-E橋接，速率2.5Gbps；

所述CPLD和CPU連接，二者之間的接口為SPI通訊，CPU為Master，CPLD為Slave，CPU通過SPI總線訪問CPLD的寄存器，對(duì)其寄存器進(jìn)行配置和狀態(tài)的讀??；

三片所述GPHY均與CPLD連接，每片GPHY將總中斷信號(hào)通過CPLD的IO口與CPLD連接，以在端口中斷時(shí)將中斷信號(hào)通過CPLD上報(bào)CPU處理；

三片GPHY均與SWITCH連接，每片GPHY設(shè)置有4路千兆端口；

三片GPHY均與兩個(gè)所述高速差分連接器CON連接，GPHY將電口和光口的差分信號(hào)通過兩個(gè)高速差分連接器CON引出。

進(jìn)一步，所述FLASH與所述CPU之間的接口為SPI。

進(jìn)一步，所述CPU的DDR控制器接口和2片所述DDR3SDRAM芯片間通過16bit的數(shù)據(jù)總線連接，組成32位的數(shù)據(jù)總線。

進(jìn)一步，所述CPU還連接到CONSOLE口，通過所述CONSOLE口對(duì)交換機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控或通過命令對(duì)其配置。

進(jìn)一步，所述CPLD連接有JTAG接口，通過所述JTAG接口對(duì)CPLD的程序進(jìn)行在線升級(jí)。

進(jìn)一步，所述GPHY與所述SWITCH之間的接口形式是QSGMII，速率5Gbps。

本實(shí)用新型具有以下有益技術(shù)效果：

本申請(qǐng)可為用戶提供多至12路光電復(fù)用端口的能力；端口速率提升到1000Mbps；背板帶寬容量高至24Gbps，可無阻塞線性轉(zhuǎn)發(fā)；該核心交換模塊可工作在工業(yè)級(jí)工作溫度(-40～85℃)；整板尺寸僅120mm*100mm*11.5mm，可以非常容易的嵌入到客戶系統(tǒng)中。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型交換模塊的電路板布局示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的硬件連接原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面，參考附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本實(shí)用新型全面和完整，并將本實(shí)用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。

為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對(duì)術(shù)語，用于說明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對(duì)說明可相應(yīng)地解釋。

如圖1所示，本申請(qǐng)的交換模塊由CPU、SWITCH(多層交換芯片)、GPHY(千兆物理層芯片)、GPHY、GPHY、DDR3SDRAM、FLASH、CPLD和CON(高速連接器)等主要芯片組成。

如圖2所示，本申請(qǐng)的嵌入式千兆核心交換模塊包括CPU、多層交換芯片SWITCH、三片GPHY、兩片DDR3SDRAM、FLASH、CPLD、和兩個(gè)高速差分連接器CON；其中，F(xiàn)LASH通過2與CPU連接，CPU上電時(shí)讀取燒錄在FLASH里的BOOTROM文件啟動(dòng)系統(tǒng)；CPU的DDR控制器接口和兩片DDR3SDRAM芯片間通過3連接，DDR3SDRAM為嵌入式系統(tǒng)提供運(yùn)行內(nèi)存，確保系統(tǒng)流暢運(yùn)行；多層交換芯片SWITCH通過5與CPU連接，二者之間的接口為PCI-E橋接，速率2.5Gbps；CPLD通過1和CPU連接，二者之間的接口為SPI通訊，CPU為Master，CPLD為Slave，CPU通過SPI總線訪問CPLD的寄存器，對(duì)其寄存器進(jìn)行配置和狀態(tài)的讀取；三片GPHY均通過8與CPLD連接，每片GPHY將總中斷信號(hào)通過CPLD的IO口與CPLD連接，以在端口中斷時(shí)將中斷信號(hào)通過CPLD上報(bào)CPU處理；三片GPHY均通過6與SWITCH連接，每片GPHY設(shè)置有4路千兆端口；總共三片可出端口數(shù)為12路千兆口；三片GPHY均通過7與兩個(gè)高速差分連接器CON連接，GPHY將電口和光口的差分信號(hào)通過兩個(gè)高速差分連接器CON引出。FLASH與CPU之間的接口為SPI。CPU的DDR控制器接口和2片DDR3SDRAM芯片間通過16bit的數(shù)據(jù)總線連接，組成32位的數(shù)據(jù)總線。CPU還通過4連接有CONSOLE口，通過CONSOLE口對(duì)交換機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控或通過命令對(duì)其配置。CPU內(nèi)嵌的TTL UART通過電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為RS232-C標(biāo)準(zhǔn)的電平，通過CON連接到底板的網(wǎng)絡(luò)接口與PC連接。CPLD通過9連接有JTAG接口，通過JTAG接口對(duì)CPLD的程序進(jìn)行在線升級(jí)。GPHY與所述SWITCH之間的接口形式是QSGMII，速率5Gbps。

本申請(qǐng)的CON為高速差分連接器，該連接器可過5Gbps信號(hào)無衰減，故從GPHY端引出的電口、光口差分信號(hào)可以高質(zhì)量的傳輸?shù)降装?，與電口光口連接器互聯(lián)形成完整以太網(wǎng)鏈路。本申請(qǐng)的交換模塊整板尺寸僅120mm*100mm*11.5mm。

上面所述只是為了說明本實(shí)用新型，應(yīng)該理解為本實(shí)用新型并不局限于以上實(shí)施例，符合本實(shí)用新型思想的各種變通形式均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。