基于單片機控制的網(wǎng)絡交換機設計與實現(xiàn)

　　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慕粨Q芯片，然后轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果在MAC地址表中沒有找到相應的目的地址，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置有關)。

　　燈的顯示由PHY給出，通過燈的顯示可以觀察每個端口的工作速率、連接和數(shù)據(jù)收發(fā)等情況。

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

2 網(wǎng)絡交換機的軟件設計

　　整個網(wǎng)絡交換機系統(tǒng)的軟件包括單片機的控制軟件、EEPROM配置數(shù)據(jù)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和與PC之間的通信。通過這個管理單元，可以將交換機配成各種工作模式，以滿足不同用戶的需求。

　　交換芯片通過I2C總線連接EEPROM(24C02)，用于保存配置數(shù)據(jù)。在設備開機或者復位時，設備將從EEPROM讀出這些數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)初始化。

　　PC機的管理程序是用戶將PC機的串口與系統(tǒng)設備連接，通過PC機的管理程序界面，很容易地對系統(tǒng)進行配置。

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PC來配置EEPROM或交換芯片的寄存器。單片機主要完成對寄存器的讀寫和與PC之間的通信，串口起到一個與PC的連接作用，微制控器與串口之間還有一個電平轉(zhuǎn)換芯片，完成微控制器與PC之間信號的轉(zhuǎn)換。通過管理單元，可以將交換機配成各種工作模式，以滿足不同用戶的需求，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(tǒng)延遲；
　　helpMenu——幫助菜單；
　　systemCheck——檢查系統(tǒng)設備ID；
　　whict>:——命令提示符(whict是武漢化工學院的縮寫)；
　　D——查看系統(tǒng)的整個配置數(shù)據(jù)；
　　E——編輯系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)；
　　F——對交換機的各種功能進行配置、管理；
　　R——讀系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)；
　　W——系統(tǒng)將當前配置數(shù)據(jù)保存到EEPROM；
　　L——系統(tǒng)靜態(tài)MAC地址的配置；
　　M——改變系統(tǒng)的密碼；
　　I——系統(tǒng)軟件復位；
　　S——系統(tǒng)將缺省配置下載到EEPROM。