TTE-ET业务分组输入输出处理模块的设计与实现

发布时间：2020-04-02 01:20

【摘要】：近年来,随着网络应用对网络技术提出的新要求,网络技术应势得到了充足的发展。这不仅体现在对于标准以太网接入的需求方面,同时还体现在一些新兴的或者需要升级改善的特定应用场景。交换机作为网络拓扑中必不可少的一个中继站,其功能和性能直接影响网络形态的发展。功能上,我们往往希望交换机能够处理多种不同等级、不同属性的网络数据,使交换机更易于组网和标准化,适应于不同的网络环境。性能上,我们则希望交换机具有更多的接入端口和更高的端口速率,以便适应不断蓬勃发展的网络拓扑结构和多样化的终端设备。自网络概念兴起,随着交换机技术的不断更新迭代,从交换方式到交换架构,交换机不断跟随时代发展的步伐,并从标准以太网交换机,衍生出多种在特定应用场景、支持特定需求的专用交换机。但随着用户接入数据的多样性以及需求的差异性,更多应用场景迫切需要一种能够同时支持多种不同等级业务转发的交换机。时间触发以太网(Time-triggered Ethernet,TTE)交换机,是一种高可靠、多冗余、时间确定且同时支持多种不同通信服务的新一代交换机,其在航空航天、轨道交通、物联网等相关领域有着重要的应用。本文结合实验室承担的项目“时间触发以太网交换模块研发”,基于双平面的设计思想,重点设计实现事件触发(Event-triggered,ET)交换平面分组输入/输出处理模块。首先,介绍TTE交换机的产生背景及发展现状,在此基础上,针对ET业务,设计以Crossbar为交换架构的交换网络,实现数据交换。其次,在多路端口聚合的情况下,设计实现分组输入处理,包括业务区分、数据处理、查表转发及捕获插入等。然后,针对Crossbar交换架构,设计实现对分组的输出调度及双平面输出仲裁。最后,通过软件完成上述功能的仿真分析,并基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)平台,实现板级测试验证。本文核心工作点包括:第一,基于双平面的交换网络架构,以Crossbar交换网络作为事件触发业务转发结构,设计实现了事件触发业务的分组输入及输出处理;第二,由于交换机需要与上层CPU做交互,因此设计实现了一种多路捕获和单路插入的交互流程,并同时实现了针对交换机内部转发表及寄存器的配置功能;第三,由于整机交换机是双平面设计结构,因此在输出接口处,设计实现了一种输出仲裁机制,对同步数据帧、时间触发业务及事件触发业务进行仲裁输出,既可靠又高效地使用输出接口。
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模块仿真,轮询,总线

西安电子科技大学硕士学位论文16图3.4 输入轮询模块仿真图3.1.3 技术优势本次设计中，基于对资源的利用评估，采用 Xilinx 公司的 XC7VX690T 芯片实现交换机逻辑，一方面，我们不希望采用非常多的总线数量，因为每一条总线都有相应的处理模块，对于较多端口的设计来讲，总线数量增加，资源就会比较吃紧；另一方面，该芯片支持较高的运行时钟和运行位宽，因此可以基于此优势，对单端口单总线的设计进行优化调整。在此，我们基于千兆端口进行分析。在本次设计中，时钟频率采用 125Mhz，数据位宽设置为 32bits，那么一路总线的总带宽则为 4Gbps。若一路总线仅接入一路千兆端口数据

过滤功能,固定域,帧长

西安电子科技大学硕士学位论文01915e0002aeb6eaf8000000008，各个字段均符合我们的预设值，由此可以得出，RC业务 VL 查表功能正确。过滤功能在这里以帧长、固定域值来验证此功能。如 VL 查找表项设置，，过滤帧长范围为200~1400Bytes，固定域值为 32’habadbabe，具体仿真图如下。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN915.05;TN791

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