支持IEEE1588工业以太网交换机的设计与实现

发布时间：2021-12-16 22:12

　　自以太网1985年出现以来，便得到了飞速的发展。它导致了全球信息化的革命，并广泛地应用于商业领域。然而到了21世纪，以太网不单单的局限于商业领域，并逐步应用于工控领域，如今成为工业通信领域新一代的骄子。作为以太网的主要拓扑设备-交换机，商用交换机技术已经逐步成熟，但是工业交换机仍具有很大的发展空间，本文主要从工业以太网的高实时性和可靠性入手，设计工业以太网交换机。实时性方面针对于近些年颇为流行的IEEE1588标准而设计，在物理层和数据链路层中引入时钟戳处理模块，减小了时钟戳的延迟和传输的不确定性，从而获得更高的时钟精度。针对于工业以太网的高可靠性，对交换机做了EMC和防护设计。并开发了工业以太网交换机。本文研究和实现了支持IEEE1588的工业以太网交换机。首先扼要介绍了IEEE1588标准，重点叙述了IEEE1588标准的实现过程。并详尽介绍了工业交换机的设计与实现过程。实现过程包括电源模块，交换核心模块，外围存储模块等硬件电路的设计，并绘制了PCB。同时对交换机千兆比特信号的完整性做了分析，并对交换机的EMC和防护做了分析与设计其中交换芯片主要根据性价比高低而做出选择，软件移植过... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

VLAN示意图

图 3-3 链路聚合示意图Fig.3-3 The diagram of Link Aggregation schematic换机采用背插板试设计结构，使用者可以根据工业现场的使板或电口板。在电源方面采用双电源供电模式，即从外部可给交换机供电。这样在有一路交流电断电时，交换机仍然可发周期和开发成本角度考虑，对比分析选取交换芯片 VSC7 VSC8574 作为交换核心，运行嵌入式系统。SC7429 和 8574 为交换核心的交换机，支持 VLAN 功能，且支96 个，足以满足工业现场的需求。在 STP 方面，它既支持P 功能。IEEE1588 实现工程中，本交换设计为边界时钟设由数据链路层和物理层之间的集成硬件逻辑完成，发送接收部潜入的 CPU 和外部 RAM 配合完成。小结

图 4-20 单端信号阻抗计算图Fig.4-20 The calculation of single-ended signal impedance图 4-21 差分信号阻抗计算图Fig.4-21 Calculation of Differential impedance顶层高速信号均采用地层信号作为参考面，底层信号选择电源层做为参考平面。参考面的断裂，改变都会使特征阻抗离散。标准电路板的厚度为 1.6mm，

【参考文献】：
期刊论文
[1]IEEE1588v2高精度时钟同步协议的总体设计与实现[J]. 王冠,肖萍萍.  价值工程. 2012(15)
[2]基于KS8995的以太网交换机设计与实现[J]. 肖继军.  科技广场. 2012(03)
[3]基于虚拟设备的虚拟交换机设计[J]. 王东洋.  软件. 2012(01)
[4]基于SMI的管理型交换机的实现[J]. 黄友胜.  工矿自动化. 2012(02)
[5]浅谈交换机、路由器及其功能[J]. 张学军.  新作文(教育教学研究). 2012(01)
[6]RISC嵌入式系统存储器管理的软件优化[J]. 董静薇,穆英华,侯涛,孙博凯.  哈尔滨理工大学学报. 2011(03)
[7]通信网络聚合流量突发性的产生机理研究[J]. 唐孝通,焦秉立.  哈尔滨理工大学学报. 2011(02)
[8]基于硬件时间戳的IEEE1588时间同步技术的一种实现方法[J]. 楚鹰军,陈国辉.  现代传输. 2011(01)
[9]千兆自适应以太网交换机设计[J]. 聂琼,钱敏,丁杰.  通信技术. 2011(01)
[10]基于RFC 2544的以太网性能测试软件设计[J]. 张强,张治中.  光通信研究. 2010(05)

博士论文
[1]基于交换式以太网的实时工业通信相关理论与技术研究[D]. 陈本源.武汉理工大学 2010

硕士论文
[1]基于IEEE1588标准交换机的研究和设计[D]. 张涛允.华北电力大学（北京） 2011



本文编号：3538904