隨著計算機性能的提高及通信量的聚增，傳統(tǒng)局域網(wǎng)已經(jīng)越來越超出了自身負荷，交換式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生，大大提高了局域網(wǎng)的性能。網(wǎng)絡(luò)交換機能顯著的增加帶寬，可以建立地理位置相對分散的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)交換機的每個端口可并行、安全、實時傳輸信息，而且性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)靈活、易于安裝、便于管理，能很好地滿足企業(yè)網(wǎng)和電信運營商寬帶接入的需求。

　　1 網(wǎng)絡(luò)交換機的硬件設(shè)計

　　隨著人們對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的安全性和高帶寬的需求，網(wǎng)絡(luò)交換機的用途越來越廣。本交換機采用了AL101芯片的ROX總線，將3個8口交換芯片連接起來，組成了1個24端口交換機，滿足了用戶對多交換端口的需求。

　　1.1 電路性能要求

　　交換機的高速PCB電路板，在EMC和ESD上都有比較高的要求。它采用了75MHz、50MHz的高速時鐘，需要晶振的精度小于50PPM，同時時鐘需要通過時鐘分配電路送給不同的芯片，它需要分配的時鐘之間的相位差小于2ns。

　　交換機有24個10/100M自適應(yīng)端口，每個端口都能達到線速交換。根據(jù)用戶需要可對端口進行10/100M速率、全/半雙工、流量控制、靜態(tài)MAC地址、鏡像、VLAN等設(shè)置。

　　1.2 交換機的原理框圖

　　本交換機的交換技術(shù)采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式，主要由接口單元、交換單元、管理單元、燈顯示單元和電源接口單元五部分組成。其組成的方框圖如圖1所示。

單片機控制的網(wǎng)絡(luò)交換機設(shè)計與實現(xiàn)" onclick="get_larger(this)" src="http://files.chinaaet.com/images/20100826/4dbcfb20-80ec-4227-80c3-0aab9894e052.jpg" />

　　RJ45接口收到以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過變壓器隔離和阻抗匹配后送到PHY(物理接口芯片)，在此芯片中完成模擬信號到RMII接口的數(shù)字信號的變換，并獲得鏈路狀態(tài)、沖突、信息是否超長，速率等信息。

數(shù)據(jù)進入交換芯片(由三個芯片組成，通過ROX總線形成一個環(huán)路，可以完成數(shù)據(jù)在三個芯片之間的交換)，交換芯片將獲得數(shù)據(jù)的目的地址和源地址，并對以太網(wǎng)幀進行差錯校驗。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(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)發(fā)的相應(yīng)端口。如果目的端口在同一個交換芯片中，則從SGRAM中取出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口；如果目的端口不在同一個交換芯片中，數(shù)據(jù)則通過ROX總線傳輸?shù)较鄳?yīng)的交換芯片，然后轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果在MAC地址表中沒有找到相應(yīng)的目的地址，就將幀轉(zhuǎn)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上連端口(與交換芯片寄存器的設(shè)置有關(guān))。