[发明专利]一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法，属于以太网通信领域。本发明的一种并行冗余以太网通信控制器，采用纯硬件方式实现以太网的并行冗余，对上层软件透明，减轻软件负担，提高系统性能；本发明引入并行冗余检测标识，冗余端口发送时添加标识，接收时剔除标识，实现标准以太网与并行冗余以太网的互连；采用基于查找表的单窗口动态滑动冗余管理方法，对重复帧进行管理，能够有效解决网络堵塞情况下，冗余端口接收数据不同步问题；采用自定义调试串口通信协议，对控制器内部寄存器进行访问，便于上层软件进行网络管理；通过该控制器可以构建两个相互独立且并行工作的对等网络，实现双网冗余的热备份，达到零切换时间。

技术领域

本发明属于以太网通信领域，涉及一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法。

背景技术

目前使用的冗余以太网大多采用冷备份方式，出现故障时，由上层软件实现切换，切换延迟长，容易造成数据帧丢失，可靠性不高。

中国发明专利CN109005088，介绍了接收时重复报文的检测方法；中国发明专利CN107257301，一种并行冗余网络中重复报文和故障的检测方法和装置阐述了并行冗余网络重复报文和故障的检测；中国发明专利CN106936529，一种用于并行冗余协议网络中的时钟输出控制方法和系统介绍了并行冗余网络中两个以太网接口的时钟输出控制方法；中国发明专利CN104283658，一种基于PRP并行冗余保护装置的双网冗余实现方法所阐述的保护装置包含整个网络系统，仅提出了在数据链路层实现双网冗余和冗余处理方式。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种并行冗余以太网通信控制器及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种并行冗余以太网通信控制器，包括单端口模块、冗余端口、PRP监控帧控制模块、PRP协议控制模块、冗余管理模块、调试控制模块、串口控制器模块、寄存器模块和PHY管理模块；

串口控制器模块，用于完成控制器与外部串口的数据通信；

调试控制模块，用于初始化串口控制器模块并实现与串口控制器模块的数据交互；

寄存器模块，用于响应调试控制模块对寄存器的写操作，输出控制及配置信息给控制器，以及响应调试控制模块对寄存器模块的读操作，返回控制器内部状态给调试控制模块；

单端口模块，用于管理单端口的网络接口和传输数据；

PRP监控帧控制模块，用于根据PRP监控帧周期和PRP监控帧格式进行组帧，以及对冗余端口发送FIFO进行写控制和互斥访问控制；

PRP协议控制模块，用于单端口接收FIFO的读控制、冗余端口发送FIFO写控制和互斥访问控制，将单端口接收FIFO读出的数据增加并行冗余检测标识后，写入冗余端口发送FIFO；并用于冗余端口接收FIFO读控制和单端口发送FIFO写控制，将冗余端口接收FIFO读出的数据剔除并行冗余检测标识后，写入发送FIFO模块；

冗余管理模块，用于对冗余端口接收到的数据帧进行冗余管理，根据源MAC地址和帧序列号，执行丢弃算法，产生数据帧的接收或丢弃标识给冗余端口；

冗余端口，用于完成对冗余网络接口的管理以及数据传输；

PHY管理模块，用于通过MDIO接口对外部PHY芯片进行配置管理。

进一步的，单端口模块包括单端口MAC控制模块、单端口发送控制模块、发送FIFO模块、单端口管理模块、单端口接收控制模块和单端口接收FIFO；

单端口MAC控制模块，用于将发送FIFO模块读出的数据打包成以太网帧发送出去，以及对接收到的帧进行解析，将源MAC地址及有效标识传递给PRP监控帧控制模块，将帧接收标识传递给PRP协议控制模块，将数据写入单端口接收FIFO；