基于单片机控制的以太网交换机设计与实现

引 言

随着计算机性能的提高及通信量的聚增，传统局域网已经越来越超出了自身负荷，交换式以太网技术应运而生，大大提高了局域网的性能。网络交换机能显著的增加带宽，可以建立地理位置相对分散的网络。局域网交换机的每个端口可并行、安全、实时传输信息，而且性能稳定、结构灵活、易于安装、便于管理，能很好地满足企业网和电信运营商宽带接入的需求。

1 网络交换机的硬件设计

随着人们对网络应用中的安全性和高带宽的需求，网络交换机的用途越来越广。本交换机采用了AL101芯片的ROX总线，将3个8*换芯片连接起来，组成了1个24端*换机，满足了用户对多交换端口的需求。

1.1 电路性能要求

交换机的高速PCB电路板，在EMC和ESD上都有比较高的要求。它采用了75MHz、50MHz的高速时钟，需要晶振的精度小于50PPM，同时时钟需要通过时钟分配电路送给不同的芯片，它需要分配的时钟之间的相位差小于2ns。

交换机有24个10/100M自适应端口，每个端口都能达到线速交换。根据用户需要可对端口进行10/100M速率、全/半双工、流量控制、静态MAC地址、镜像、VLAN等设置。

1.2 交换机的原理框图

本交换机的交换技术采用存储-转发方式，主要由接口单元、交换单元、管理单元、灯显示单元和电源接口单元五部分组成。其组成的方框图如图1所示。

RJ45接口收到以太网帧结构的数据包后，经过变压器隔离和阻抗匹配后送到PHY(物理接口芯片)，在此芯片中完成模拟信号到RMII接口的数字信号的变换，并获得链路状态、冲突、信息是否超长，速率等信息。