CN205051721U - 以太网交换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种以太网交换装置，包括电源、以太网控制芯片和以太网接口，电源与以太网控制芯片连接，用于为以太网控制芯片提供电能；以太网接口与以太网控制芯片连接，用于将数据交换请求信号输送至以太网控制芯片；以太网控制芯片内包括有静态随机存取存储器，用于存储对应的请求数据，以太网控制芯片根据数据交换请求信号将请求数据输出至连接在对应的以太网接口的设备。由于该以太网交换装置的以太网控制芯片内包括有静态随机存取存储器，若以太网接口有大量数据发送，则接口会先将收到的等待发送的数据存储在静态随机存取存储器中，在轮到发送时再发送出去，从而使得各个接入之间可以同时发送数据，大幅度降低了数据传输延时。
Description
技术领域
本实用新型涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种以太网交换装置。
背景技术
随着国家电网公司的智能电网计划的实施，变电站将向智能变电站发展，一次设备要升级为智能电力设备，二次设备则成为智能控制单元，这是一个革命性的变化。数字化变电站的建设和调试，对测试设备、测试方法都产生了新的技术需求。变电站内常规的二次设备，如继电保护装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，通过网络真正实现信息在控制***各单元间通过共用网络进行交换，具有高效的信息共享和数据交换，少量的线路连接以及槽架搭建，便捷的***维护和故障诊断等优点。因此为使继电保护测试装置跟进继电保护装置的需求，在继电保护测试装置中加入网络化接口，从而实现网络测试交直流、电流、电压、信号等多种单个继电器及整组继电保护屏等功能。
光数字继电保护测试装置是保证电力***安全可靠运行的一种重要测试工具，它采用可单机独立运行，亦可联接电脑运行的先进结构，主机内置高速数字信号处理器微机、真16位DAC模块、新型模块式大功率功放、带大屏幕触摸屏液晶显示器等各种功能模块。内部采用局域网的方式将整个测试装置里功能模块一一连接起来，进行数据共享网络通信。
共享式网络是一种无管理疏导的无序工作状态，每个客户端都会尽可能的抢占通信通道，所以几个客户端一起抢占通道时就形成网络堵塞的局面，当数据和用户数量超出一定的限量时，就会造成网络性能的严重衰退。共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。当信息繁忙时，多个用户都可能同进“争用”一个信道，而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用，所以大量的用户经常处于监测等待状态，致使信号在传送时产生抖动、停滞或失真，严重影响了网络的性能。因此对于高速率数据传输的光数字继电保护测试装置来说，现有的共享式网络远远不能满足高可靠性数据传输要求。
实用新型内容
基于此，有必要的提供用以提高网络性能的以太网交换装置。
一种以太网交换装置，包括：电源、以太网控制芯片和以太网接口，电源与以太网控制芯片连接，用于为以太网控制芯片提供电能；以太网接口与以太网控制芯片连接，用于将与其连接的设备的数据交换请求信号输送至以太网控制芯片；以太网控制芯片内包括静态随机存取存储器，用于存储请求数据，以太网控制芯片根据数据交换请求信号将与数据请求交换信号对应的请求数据输出至连接在对应的以太网接口的设备。
在其中一种实施方式中，电源包括DC/DC电源转换芯片和稳压器，稳压器的输入端与DC/DC电源转换芯片连接，其输出端与以太网控制芯片连接，DC/DC电源转换芯片用于将外部电压转换为3.3V的电压，稳压器用于将3.3V的电压输出为1.8V的电压。
在其中一种实施方式中，还包括LED指示电路，LED指示电路与以太网控制芯片连接，用于指示各组网络的网络连接状态。
在其中一种实施方式中，还包括复位电路，复位电路与以太网控制芯片连接，用于使以太网控制芯片复位启动。
在其中一种实施方式中，复位电路采用RC低电平复位电路，包括二极管、电容和电阻，电阻和电容串联，以太网控制芯片的复位引脚与二极管的正极、电阻的一端和电容的一端连接，电阻的另一端与二极管的负极连接后连接电源正极，电容的另一端连接电源负极并接地。
在其中一种实施方式中，还包括网络隔离变压器，网络隔离变压器的一端与以太网接口连接，另一端与以太网控制芯片连接。
在其中一种实施方式中，网络隔离变压器采用的型号为H1164NL。
在其中一种实施方式中，以太网接口为RJ45接口。
在其中一种实施方式中，以太网控制芯片采用的型号为RTL8309SC。
在其中一种实施方式中，还包括外壳和设置在外壳内的电路板，电源、以太网控制芯片和以太网接口设置在电路板上。
由于该以太网交换装置的以太网控制芯片内包括有静态随机存取存储器，若以太网接口有大量数据发送，则接口会先将收到的等待发送的数据存储在静态随机存取存储器中，在轮到发送时再发送出去，从而使得各个接入之间可以同时发送数据，随着存储芯片的增大，各个接口之间同时可以发送的数据也随之增多，能够网络中数据传输的实时性，大幅度降低了数据传输延时，有效的提高了网络性能。
附图说明
图1为一种方式的以太网交换装置的模块示意图；
图2为另一种方式的以太网交换装置的模块示意图；
图3为与图2对应的以太网交换装置的示意图；
图4为一种实施方式的以太网交换装置的复位电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种以太网交换装置，包括：电源10、以太网控制芯片20和以太网接口30，电源10与以太网控制芯片20连接，用于为以太网控制芯片20提供电能，以太网接口30与以太网控制芯片20连接，用于将与其连接的设备的数据交换请求信号输送至所述以太网控制芯片。
以太网控制芯片20内包括有静态随机存取存储器(SRAM)40，用于存储请求数据，以太网控制芯片根据数据交换请求信号将与数据请求交换信号对应的请求数据输出至连接在对应的以太网接口的设备。
具体的，设备，如光数字继电保护测试装置，借助网卡通过网口连线连接到以太网交换装置的接口上。每个接口的设备都具有一个MAC地址，由设备生产厂商固化在设备的EPROM中。MAC由IEEE负责分配，每个MAC地址都是全球唯一的。MAC地址是长度为48位的二进制，前24位由设备生产厂商标识符，后24位由生产厂商自行分配的序列号。以太网交换装置在以太网接口接收设备或计算机发送过来的数据交换请求信号时，通过学习可以了解每个以太网接口上所连接设备的MAC地址，将MAC地址与以太网接口的对应关系存储，生成MAC地址表。当其中一个以太网接口接收到数据帧后，在MAC地址表中查找与帧头的目的MAC地址对应的以太网接口编号，再将数据帧从查找到的以太网接口上转发出去，从而实现数据交换。对于每个以太网接口，以太网交换装置会分割出一个冲突域，每个以太网接口独立成一个冲突域。
由于该以太网交换装置的以太网控制芯片内包括有静态随机存取存储器，若以太网接口有大量数据发送，则接口会先将收到的等待发送的数据存储在静态随机存取存储器中，在轮到发送时再发送出去，从而使得各个接入之间可以同时发送数据，随着存储芯片的增大，各个接口之间同时可以发送的数据也随之增多，能够网络中数据传输的实时性，大幅度降低了数据传输延时，有效的提高了网络性能。
在另一种实施方式中，电源包括DC/DC电源转换芯片和稳压器，稳压器的输入端与DC/DC电源转换芯片连接，其输出端与以太网控制芯片连接。DC/DC电源转换芯片用于将外部提供的3.5-28V的电压转换为3.3V的电压，其电流最大可以2A。稳压器用于将3.3V的电压输出为1.8V电压，从而为以太网控制芯片提供稳定的内核电压。
如图2和图3所示，在另一种实施方式中，还包括LED指示电路50，LED指示电路50与以太网控制芯片20连接，用于指示各组网络的网络连接状态。具体的，在DC/DC电源转换芯片连接8组0603封装的LED，以太网控制芯片提供驱动电流用来指示各组网络的LINK和ACT功能。
在另一种实施方式中，还包括复位电路60，与以太网控制芯片20连接，用于使以太网控制芯片复位启动。具体的复位电路可如图4所示，采用RC低电平复位电路，包括二极管D1、电容C1和电阻R1，电阻R1和电容C1串联，以太网控制芯片的复位引脚RST与二极管D1的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端连接，电阻R1的另一端与二极管D1的负极连接后连接电源正极，电容C1的另一端连接电源负极并接地。初次通电瞬间，电容C1相当于短路，此时复位引脚为低电平，以太网控制芯片复位开始，随着时间的延长，电容正极电位升至高电平，RST脚在持续一段时间后最终稳定在高电平状态，持续的时间由RC时间常数决定，以太网控制芯片复位结束。二极管D1起隔离作用，当电源断电后，电容C1可通过二极管D1放电。
在另一种实施方式中，还包括网络隔离变压器70，网络隔离变压器70的一端与以太网接口30连接，另一端与以太网控制芯片20连接。由于外部的其他接口的以太网控制芯片的电平不是固定的，当外接不同电平的网口时也会受到影响，同时外部干扰也会对设备造成很大的影响。使用网络隔离变压器后，可以用于信号电平耦合和隔离外部的干扰以及实现阻抗匹配，且不受传输距离会受到限制。具体的，网络隔离变压器采用的型号为H1164NL。
在另一种实施方式中，以太网接口为RJ45接口，RJ45的性能指标包括衰减、近端串扰、***损耗、回波损耗和远端串扰等。其性能技术要求电阻为2.5mΩ；绝缘电阻为1000MΩ；抗电强度为DCl000V(AC700V)时，一分钟无击穿和飞弧现象；卡接簧片表面镀金或镀银，可接线径为0.4mm～0.6mm；插头插座可重复插拔次数不小于750次；8线接触针镀金509(inch)。另外为了使整个链路有更好的传输性能，在接口中采用串扰抵消技术，串扰抵消技术能够产生与从插头引入的干扰大小相同、极性相反的串音信号来抵消串扰。
在另一种实施方式中，以太网控制芯片采用的型号为RTL8309SC，RTL8309SC是一款超低功耗，9个快速以太网端口的交换控制芯片，具有自动协商电路，可自动设定是100Mbps或10Mbps、全双工或半双工和流量控制；并提供链路状态、激活状态、碰撞、全双工及10Mbps或100Mbps速度的指示灯功能。该芯片集成了4B/5B编译码器、曼彻斯特编译码器、扰码器/解扰器、输出波形整形电路、数字滤波器、自适应均衡器、锁相环电路、直流恢复电路、时钟和数据恢复装置及控制电路。
在另一种实施方式中，以太网交换装置还包括外壳和设置在外壳内的电路板，电源、以太网控制芯片和以太网接口设置在电路板上。电路板采用差分结构设计。由于差分信号具有抗干扰能力强，能有效抑制EMI，并且时序定位精确等特点，所以是高速网络信号的首选传输方式。因此，在PCB设计中，必须要保证差分线路等长、等距。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种以太网交换装置，包括：电源、以太网控制芯片和以太网接口，所述电源与所述以太网控制芯片连接，用于为所述以太网控制芯片提供电能；所述以太网接口与所述以太网控制芯片连接，用于将与其连接的设备的数据交换请求信号输送至所述以太网控制芯片；所述以太网控制芯片内包括静态随机存取存储器，用于存储请求数据，所述以太网控制芯片根据所述数据交换请求信号将与所述数据请求交换信号对应的所述请求数据输出至连接在对应的所述以太网接口的设备。
2.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，所述电源包括DC/DC电源转换芯片和稳压器，所述稳压器的输入端与DC/DC电源转换芯片连接，其输出端与所述以太网控制芯片连接，所述DC/DC电源转换芯片用于将外部电压转换为3.3V的电压，稳压器用于将3.3V的电压输出为1.8V的电压。
3.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，还包括LED指示电路，所述LED指示电路与所述以太网控制芯片连接，用于指示各组网络的网络连接状态。
4.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，还包括复位电路，所述复位电路与所述以太网控制芯片连接，用于使所述以太网控制芯片复位启动。
5.根据权利要求4所述的以太网交换装置，其特征在于，所述复位电路采用RC低电平复位电路，包括二极管、电容和电阻，所述电阻和电容串联，所述以太网控制芯片的复位引脚与所述二极管的正极、所述电阻的一端和所述电容的一端连接，所述电阻的另一端与所述二极管的负极连接后连接所述电源正极，所述电容的另一端连接所述电源负极并接地。
6.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，还包括网络隔离变压器，所述网络隔离变压器的一端与所述以太网接口连接，另一端与所述以太网控制芯片连接。
7.根据权利要求6所述的以太网交换装置，其特征在于，所述网络隔离变压器采用的型号为H1164NL。
8.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，所述以太网接口为RJ45接口。
9.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，所述以太网控制芯片采用的型号为RTL8309SC。
10.根据权利要求1所述的以太网交换装置，其特征在于，还包括外壳和设置在外壳内的电路板，所述电源、所述以太网控制芯片和所述以太网接口设置在所述电路板上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520819403.9U CN205051721U (zh) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | 以太网交换装置 |
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| CN201520819403.9U CN205051721U (zh) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | 以太网交换装置 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108282370A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-13 | 合肥同智机电控制技术有限公司 | 一种基于硬件的网络数据交换*** |
| CN109873727A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-11 | 深圳市三旺通信股份有限公司 | 一种以太网连接状态的指示方法 |
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2015
- 2015-10-21 CN CN201520819403.9U patent/CN205051721U/zh active Active
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