KS8993型高性能交换电路及其应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:KS8993是美国KENDIN公司开发的包含3端口10/100物理层收发器的高性能快捷以太网交换电路。详细介绍DS8993的主要功能、特点和主要接口,给出了KS8993在IP电路中的应用实例。 关键词:KS8993;介质无关接口(MII);VLAN;应用 中图分类号:TN915.05 文献标识码:B 文章编号:1006-6977(2006)01-0038-03 1 引言 KENDIN公司推出的KS8993是业界第一款包含3端口10/100物理层收发器、3个带有1个Layer2交换器的MAC单元以及缓存的高性能以太网快速交换电路,集成了10BaseT/100BaseTX/100BaseFXPHY和16K%26;#215;32的SRAM缓冲区,其带宽可达到1Gbps。具有低功耗、功能齐全和易于调试等特点。 KS8993主要具有以下特性: 符合IEEE 802.3以太网标准和IEEE 802.3μ快速以太网标准; 支持基于端口的VLAN,基于硬件的10/100速率转换及自动协商机制; 支持10M/100M和全双工/半双工自适应功能; 支持全双工的IEEE802.3x流量控制及半双工的流量控制; 片内集成地址对照引擎、自动地址分析、老化和移位; MAC地址自学习、自更新功能; 可支持优先级排队、未屏蔽双绞线和光纤; 采用128引脚的PQFP型封装 2 内部结构 图1是KS8993的内部结构框图。下面介绍KS8993中各主要模块的原理。 (1)地址对照引擎 KS8993内置存储MAC地址及其相关信息的地址对照表。该表能够提供1K字48位的中央地址存储器地址和交换信息。 (2)SRAM缓冲器 KS8993内置一个用于存储帧的16K字32位的SRAM缓冲器。这一资源是由该电路的3个端口共享。每个端口分配多大空间的缓冲器可以通过系统设置来决定。 (3)流量控制 在KS8993中,帧的接收与发送支持802.3x标准。KS8993刚刚接收一个数据包,假如该数据包的目标端口资源被占用,KS8993将对接收数据包的端口进行流量控制。这时,KS8993会发出一个含有最大停顿时间的流量控制帧。一旦目标端口资源被释放,KS8993就发出其他不含停顿时间的帧。 3 KS8993的输入接口和输出接口 如图2所示,KS8993的输入接口和输出接口主要分为:物理接口、MII接口、串行网络接口、LED指示接口、非管理编程接口、控制和其他接口、工厂测试接口、电源和地接口。 3.1 物理接口 KS8993分别提供3路收发信号接口,分为变压器和光纤两种模式与媒体介质相连。光纤模式下,三路光信号检测接口接光纤信号检测输出口可完成光信号检测。还需为传输数据设置抽头变压器参考值,并设置发送电流值。 3.2 介质无关接口(MII) 介质无关接口(MII)的作用是使物理层可以支持不同的介质类型。MII引脚信号包括接收、发送数据、发送使能、冲突监测、收发时钟和故障指示等。还提供了载波活动、冲突检测和管理接口信号。数据穿越MII的速率是每个时钟周期为一个半位元组(4位),即25Mbps。 MII工作在forward和backward两种模式下。在forward模式下,KS8993的MAC3利用外接的PHY进行通信;在backward模式下,外部的MAC利用KS8993的PHY3进行通信。 3.3 串行网络接口 串行网络接口与用于网络层协议处理的控制器兼容,可以直接与这些类型的设备连接。传输信号分为两类:一类负责发送,包括发送使能、冲突检测、串行发送数据和发送时钟等。另一类负责接收,包括载波监听、串行接收和接收时钟。 3.4 LED指示接口 状态指示信号可以设置为速度指示、冲突指示、全双工/半双工指示等。可以根据需要外接一定数目的LED灯指示电路的工作状况。 3.5 非管理编程接口 按功能表设置MODESEL[3:0]引脚电平可规定LED的工作模式。设置MTXD[3:1]引脚可实现全双工和半双工模式。设置MIIS[1:0]引脚使KS8993的MII接口工作在forward或reverse模式。设置MRXD[0]引脚为高电平,KS8993可禁止MAC3的自动协商功能。设置MRXD[3]引脚为低电平,使KS8993的MAC3工作在半双工模式。诸如此类,灵活设置这些非管理编程接口电平还可以实现自动协商机制、MAC地址自学习、符合802.1p的优先级排队、自更新等功能。 3.6 控制和其他接口 接外部晶振或输入时钟信号和系统复位信号。 3.7 电源和地接口 KS8993采用单2.5V工作电压,包括收发驱动器在内的总功耗为300mA(750mW),具有低损耗特性。 4 典型应用 KS8993包含3端口10/100自适应物理层收发器和3个带有一个Layer 2交换器的MAC单元。 在实际应用中,KS8993既可以配置为一个独立的3端口器件,如图3(a)所示,也可以为了满足需要(如将DSL与一部IP电话和PC相连时),配置成为两端口加一个MII端口的形式,如图3(b)所示。MII端口可以连接外部处理器,用于路由目的和公共网络访问。 图4是KS8993在IP电话中的应用。端口1连接个人计算机,端口2连接电话,端口3则设置成MII端口,用于路由目的。 KS8993的每一个端口都设有一个3位的VLAN掩码寄存器(PV1、PV2和PV3)。通过设置寄存器中的掩码,可以设定KS8993中3个端口的功能,其中,一个典型的应用是将2个端口设置成转换器,另一个端口设置为路由器。要实现这一功能,3个VLAN掩码寄存器的设置为PV1(1,0,1)、PV2(0,1,1)和PV3(1,1,1)。在这个设置中,KS8993可以用于连接2个VLAN,VLAN1包括端口1和端口3,VLAN2包括端口2和端口3。当VMDIS(Vlan Mismatch DIScard)=1时,端口1和端口2之间不能直接通信,此时端口3就要在端口1所属的VLAN1和端口2所属的VLAN2之间进行路由选择。当VMDIS=0时,如果端口收发的是广播数据包,则所有端口之间都可以直接通信;如果端口收发的是多播数据包,那么这些数据包的传输将被限制在同一个VLAN中。VMDIS=0这种特性常被用于广播/多播协议转换。 5 结束语 使用KS8993时应当注意:在reverse操作下,MII接口不给KS8993提供接收报错信号,而在forward模式下,不提供发送报错信号;必要时,当KS8993不能达到发送端电压值(约2.2V或高于2.2V)时,可将电源电压提高到2.65V;在接线时,模拟地和数字地应分开,只在电源处单点相连,防止产生干扰。

关键字:性能  交换  电路  应用

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