基于單片機控制的網(wǎng)絡(luò )交換機設計與實(shí)現

　　數據進(jìn)入交換芯片(由三個(gè)芯片組成，通過(guò)ROX總線(xiàn)形成一個(gè)環(huán)路，可以完成數據在三個(gè)芯片之間的交換)，交換芯片將獲得數據的目的地址和源地址，并對以太網(wǎng)幀進(jìn)行差錯校驗。交換芯片將源地址保存在自己的MAC地址表中，然后將目的地址與MAC地址表中的地址相匹配，以獲取數據將轉發(fā)的相應端口。如果目的端口在同一個(gè)交換芯片中，則從SGRAM中取出數據轉發(fā)到相應的端口；如果目的端口不在同一個(gè)交換芯片中，數據則通過(guò)ROX總線(xiàn)傳輸到相應的交換芯片，然后轉發(fā)出去；如果在MAC地址表中沒(méi)有找到相應的目的地址，就將幀轉發(fā)到除源端口之外的其它屬于同一VLAN的所有端口或者某一個(gè)上連端口(與交換芯片寄存器的設置有關(guān))。

　　燈的顯示由PHY給出，通過(guò)燈的顯示可以觀(guān)察每個(gè)端口的工作速率、連接和數據收發(fā)等情況。

　　交換芯片在每次開(kāi)機或復位期間，首先讀取外接EEPROM的內容來(lái)對交換芯片寄存器進(jìn)行初始化配置。而交換芯片寄存器的內容可以通過(guò)PC的管理程序或PC的超級終端進(jìn)行讀寫(xiě)，以此來(lái)控制或讀取交換機的工作配置。

2 網(wǎng)絡(luò )交換機的軟件設計

　　整個(gè)網(wǎng)絡(luò )交換機系統的軟件包括單片機的控制軟件、EEPROM配置數據和PC機的管理程序。

　　單片機的控制軟件主要完成對寄存器的讀寫(xiě)和與PC之間的通信。通過(guò)這個(gè)管理單元，可以將交換機配成各種工作模式，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。

　　交換芯片通過(guò)I2C總線(xiàn)連接EEPROM(24C02)，用于保存配置數據。在設備開(kāi)機或者復位時(shí)，設備將從EEPROM讀出這些數據，用于系統初始化。

　　PC機的管理程序是用戶(hù)將PC機的串口與系統設備連接，通過(guò)PC機的管理程序界面，很容易地對系統進(jìn)行配置。

2.1 單片機控制的軟件設計

　　管理單元由單片機和串口組成，通過(guò)PC來(lái)配置EEPROM或交換芯片的寄存器。單片機主要完成對寄存器的讀寫(xiě)和與PC之間的通信，串口起到一個(gè)與PC的連接作用，微制控器與串口之間還有一個(gè)電平轉換芯片，完成微控制器與PC之間信號的轉換。通過(guò)管理單元，可以將交換機配成各種工作模式，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，如：10/100M速率設置、全/半雙工設置、流量控制、靜態(tài)MAC地址設置，鏡像設置，廣播風(fēng)暴控制，VLAN設置等。單片機的軟件流程如圖2所示。

圖2 單片機的軟件流程

　　各模塊介紹如下：

　　main——主程序；
　　init_uart——串口初始化；
　　delay——系統延遲；
　　helpMenu——幫助菜單；
　　systemCheck——檢查系統設備ID；
　　whict>:——命令提示符(whict是武漢化工學(xué)院的縮寫(xiě))；
　　D——查看系統的整個(gè)配置數據；
　　E——編輯系統的配置數據；
　　F——對交換機的各種功能進(jìn)行配置、管理；
　　R——讀系統的配置數據；
　　W——系統將當前配置數據保存到EEPROM；
　　L——系統靜態(tài)MAC地址的配置；
　　M——改變系統的密碼；
　　I——系統軟件復位；
　　S——系統將缺省配置下載到EEPROM。