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1、10申请公布号CN104168172A43申请公布日20141126CN104168172A21申请号201410426357622申请日20140827H04L12/46200601H04L12/28200601G06F13/38200601G06F15/16320060171申请人积成电子股份有限公司地址250100山东省济南市高新开发区科航路1677号72发明人丛春涛刘鑫张中方杨松宁辰王彬74专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司37205代理人刘玉玲54发明名称基于SWITCH芯片的板间数据交互装置及数据交互方法57摘要本发明涉及多板卡装置内各单板之间的数据交互方式，具体涉及一种基于S。
2、WITCH芯片的板间数据交互装置及数据交互方法。该装置包括至少两个功能板，还包括一信息交换板，信息交换板上装有SWITCH芯片，各功能板设有接口芯片并通过以太网媒体接口与信息交换板连接，信息交换板设有用于连接上位机的配置接口。本发明通过一个网口，实现对装置内所有功能板的配置，配置灵活性相比之前有了很大提高；通过配置接口实现各个功能板和上位机的大数据通讯；此种配置方式，使得配置软件整体化，使配置软件的设计和升级得到简化；不同功能板之间数据交互切换更加简单，只需通过配置指令就可实现。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3。
3、页附图1页10申请公布号CN104168172ACN104168172A1/1页21一种基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，包括至少两个功能板（2），其特征在于还包括一信息交换板（5），信息交换板（5）上装有SWITCH芯片（1），各功能板（2）设有接口芯片并通过以太网媒体接口与信息交换板（5）连接，信息交换板（5）设有用于连接上位机（6）的配置接口（4）。2根据权利要求1所述的基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，其特征在于所述的接口芯片采用FPGA芯片或PHY芯片。3根据权利要求1所述的基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，其特征在于所述的以太网媒体接口采用MII接口或RMII接口。
4、或GMII接口或RGMII接口。4根据权利要求1所述的基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，其特征在于所述的配置接口（4）采用千兆以太网口。5根据权利要求1所述的基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，其特征在于所述的信息交换板（5）设有预留接口（3）。6根据上述任一项权利要求所述的基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，其特征在于还包括一背板（7），各功能板和信息交换板通过背板上的连线连接。7应用前述任一项权利要求所述的基于SWITCH芯片的板间数据交互装置进行板间数据交互的方法，其特征在于上位机通过配置接口设置各功能板的MAC地址和功能板的功能，各功能板通过SWITCH芯片进行单板间的数。
5、据交互，并通过SWITCH芯片与上位机进行通讯。8根据权利要求7所述的板间数据交互方法，其特征在于设置功能板MAC地址的过程如下上位机中的软件以广播形式向SWITCH芯片下发配置MAC地址的配置帧，由SWITCH芯片将配置帧转发到所有功能板，各功能板依据自己所在的槽位标号，选择与之对应的配置帧，接收配置帧信息后，解析出MAC地址，作为本功能板的MAC地址。9根据权利要求7所述的板间数据交互方法，其特征在于设置功能板功能的过程如下上位机中的软件向各功能板下发包含某些功能的配置帧，明确各功能板的功能。权利要求书CN104168172A1/3页3基于SWITCH芯片的板间数据交互装置及数据交互方法技。
6、术领域0001本发明涉及多板卡装置内各单板之间的数据交互方式，具体涉及一种基于SWITCH芯片的板间数据交互装置及数据交互方法。背景技术0002随着计算机技术的不断发展，电力用户对电力自动化的需求不断提高，从而导致电力自动化装置设计越来越复杂；尤其是智能变电站内部所采用的自动化装置，已经很难在一块板卡上实现全部功能。现在，智能变电站自动化产品的设计，基本都是采用多个分板卡加背板的方式来实现；多个分板卡各自实现不同的功能，各分板之间的数据交互通过背板来实现。由于各分板的设计越来越复杂，各个分板间的交互数据量越来越大。0003现在，各分板之间的数据交互，基本都是采用自定义总线的方式来实现。初期，自。
7、定义总线方式完全可以满足设计需要；但是后续板卡越来越多，交互的数据量也越来越大，总线的方式显得越来不灵活，同时导致背板的设计越来越复杂，背板的复用性很差，而且各分板的接口设计也不具有通用性。当各个板卡功能划分有变化时，自定义总线方式的接口设计也不利于二次开发，会增加背板设计的工作量，另外也会导致板卡配置指令格式的修改，不利于上层软件的通用。发明内容0004为解决上述问题，本发明采用SWITCH芯片代替自定义的总线，完成各功能板之间的数据交互。0005本发明采用的具体方案为一种基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，包括至少两个功能板，还包括一信息交换板，信息交换板上装有SWITCH芯片，各功能。
8、板设有接口芯片并通过以太网媒体接口与信息交换板连接，信息交换板设有用于连接上位机的配置接口。上位机通过配置接口定义配置帧的类型，实现对各功能板MAC地址的设定，同时设定功能板的功能和参数，还可方便的实现对功能板的远程升级；而各功能板的数据可通过SWITCH芯片的配置接口转发给上位机。本发明通过配置帧来划分VLAN，实现特定功能板之间的通讯，此方法可以有效减少不必要的数据交互，提高各个功能板的数据交互能力。0006为实现与SWITCH芯片的接口通信，功能板上应设置接口芯片，优选的，所述的接口芯片采用FPGA芯片或PHY芯片，通过它完成配置帧的解析和正常数据帧的转发。0007优选的，所述的以太网媒。
9、体接口采用MII接口或RMII接口或GMII接口或RGMII接口。板间通讯数据量不大时，一般采用百兆MAC的MII接口，若后续板间通讯数据量增大时，可升级为千兆MAC的GMII接口，也可以是简化后的RMII接口或RGMII接口。0008优选的，所述的配置接口采用千兆以太网口，这样一般功能板采用百兆口连接，数据转发时不会出现堵塞。0009进一步，所述的信息交换板设有预留接口，便于连接其他功能板，增加后续功能。0010功能板可通过接口直接与信息交换板连接通讯，但通常为了插接方便，会配合一说明书CN104168172A2/3页4背板来插接各功能板和信息交换板，因此，优选的，本发明还包括一背板，各功能。
10、板和信息交换板通过背板上的连线连接。通过背板上成熟的MII总线，实现功能板与信息交换板的连接，克服自定义总线时操作的复杂性以及背板通用性差、可靠性低的缺陷。0011采用上述装置进行板间数据交互的方法，上位机通过配置接口设置各功能板的MAC地址和功能板的功能，各功能板通过SWITCH芯片进行单板间的数据交互，并通过SWITCH芯片与上位机进行通讯。配置MAC地址后，可通过SWITCH芯片实现任意两功能板之间的数据交互，带宽可到100M，并且各板卡之间相互不影响。配置完成后，各功能板的数据信息，可以通过SWITCH芯片直接转发到上位机。0012具体的，设置功能板MAC地址的过程如下上位机中的软件以。
11、广播形式向SWITCH芯片下发配置MAC地址的配置帧，由SWITCH芯片将配置帧转发到所有功能板，各功能板依据自己所在的槽位标号，选择与之对应的配置帧，接收配置帧信息后，解析出MAC地址，作为本功能板的MAC地址。不同槽位有不同的标号，配置帧中含有各功能板的槽位标号，若配置帧中的标号与其所在槽位标号相同，则该功能板接收该配置信息，不同则不接收，以此选择对应的配置帧信息。0013具体的，设置功能板功能的过程如下上位机中的软件向各功能板下发包含某些功能的配置帧，明确各功能板的功能。如定义功能板发送数据格式的配置帧，修改功能板时间的配置帧等。配置完成后，该装置正常工作，各功能板通过SWITCH芯片进。
12、行数据通讯。0014本发明的有益效果如下1、降低了背板设计的复杂度，同时增强了背板的兼容性；2、背板采用很成熟的MII总线实现，可靠性要高于自定义总线；3、可以通过一个网口，实现对装置内所有功能板的配置，配置灵活性相比之前有了很大提高；4、通过配置接口实现各个功能板和上位机的大数据通讯；5、此种配置方式，使得配置软件整体化，使配置软件的设计和升级得到简化；6、不同功能板之间数据交互切换更加简单，只需通过配置指令就可实现。附图说明0015图1是本发明逻辑原理图；图2是本发明的实施例的系统结构图；图中，1、SWITCH芯片，2、功能板，3、预留接口，4、配置接口，5、信息交换板，6、上位机，7、背。
13、板。具体实施方式0016如图所示，基于SWITCH芯片的板间数据交互装置，包括一背板7、四个功能板2及一信息交换板5，各功能板2设有FPGA芯片及MII接口，信息交换板5设有SWITCH芯片1，背板7上设有MII总线，通过在背板上布线，将各功能板的MII接口与信息交换板连接，信息交换板5通过千兆以太网口与上位机6连接，从而实现各功能板与SWITCH芯片的连接以及SWITCH芯片与上位机的连接。另外，信息交换板还设有预留接口3，便于连接其他功能板。信息交换板5还设有FPGA芯片，用来完成对SWITCH芯片的配置以及信息交换板的其说明书CN104168172A3/3页5他特有功能，如校时、守时等。。
14、0017本发明的具体实施过程如下（1）选定SWITCH芯片型号，已确定最大能支持功能板的数量；（2）根据支持的功能板数量，设计背板，空间允许的情况下，尽量按最大数量设计，便于后续装置功能升级；（3）各功能板设计都预留一个MII接口，用来与背板相连，通过背板实现与其他板通讯；（4）如图2所示，组装各个功能板、背板以及带有SWITCH芯片的信息交换板；（5）上位机软件通过配置接口，读取各个功能板的基本信息，同时设置各个功能板的MAC地址；设置过程如下上位机中的软件以广播形式向SWITCH芯片下发配置MAC地址的配置帧，由SWITCH芯片将配置帧转发到所有功能板，各功能板所在的槽位有不同的标号，配置。
15、帧中含有各功能板的槽位标号，若配置帧中的标号与其所在槽位标号相同，则该功能板接收该配置信息，不同则不接收，以此选择对应的配置帧信息。接收配置帧信息后，解析出MAC地址，作为本功能板的MAC地址。0018（6）上位机软件通过配置接口下发各功能板特有的配置帧，设定各功能板的特定功能，如功能板数据接收的类型、数据发送的格式以及功能板的时间信息等；（7）根据具体需求，配置划分VLAN，至此各个功能板，即可通过SWITCH芯片，根据配置的模式，进行数据交互。各个功能板之间传输的数据主要是电力系统特定规约的数据帧，例如GOOSE帧、SV帧等。0019若需改变SWITCH芯片的工作模式时，需上位机下发配置帧，由信息交换板上的SWITCH芯片将该帧转发到的本板FPGA芯片，又FPGA芯片通过SWITCH芯片的配置接口，重新配置SWITCH芯片的工作模式。SWITCH芯片工作模式的修改主要包括网口千兆百兆的切换、VLAN的重新划分等。说明书CN104168172A1/1页6图1图2说明书附图CN104168172A。