专利名称：利用双绞线通信实现计算机远距离通信的pci通信卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及PCI通信卡，具体是利用双绞线通信实现计算机远距离通信的 PCI通信卡。
背景技术：
当前通信卡是基于PCI总线且利用的是以太网线进行通信的通信卡，它是通过一 块PCI桥芯片在PCI总线与RMII总线之间转换实现功能。计算机之间的互联一般都是通 过电缆通信，然而因为电缆信号的抗衰减以及抗干扰性能不是很理想，所以使用普通以太 网线传输距离一般都在IOO米以内，如果要延长传输距离，就要使用中继设备。这种方式， 因为高昂的成本，使远距离传输不具有实用性。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有PCI通信卡传输距离短，实现计算机远距离通信
成本高的缺点，而提供一种利用双绞线通信实现计算机远距离通信的PCI通信卡，这种通
信卡在无中继的条件下可以实现3公里 5公里较长距离的有效通信。 本实用新型包括PCI接口芯片和与其连接的PCI插针、变压器、时钟，与现有技术
不同的是它还配置了与PCI接口芯片的接口连接的PHY芯片、与PHY芯片的接口连接的网
桥芯片、与网桥芯片接口连接的FPGA芯片的数据模块、与FPGA芯片的数据模块连接的数字
用户接口芯片、数字用户接口芯片的线路接口经过变压器、过电压保护器、过电流保护器连
接到外部双绞线，时钟的插入脚与FPGA芯片的全局时钟脚相连，RAM芯片连接到网桥的RAM接口。 所述的时钟包括10. 24MHz晶振和50MHz晶振，时钟的输出脚(10. 24M时钟输入和 50M时钟输入)和FPGA芯片的数据模块的"时钟收"与FPGA芯片的时钟模块相连，FPGA芯 片时钟模块的"PCI接口芯片工作时钟"接入PCI接口芯片的时钟输入脚、"PHY工作时钟" 接入PHY的时钟输入脚、"网桥工作时钟"接入网桥芯片的时钟输入脚、"数字用户接口芯片 工作时钟"接入数字用户接口芯片的时钟输入脚、"数据时钟"接入FPGA芯片的数据模块， 数字用户接口芯片的CD0信号和FPGA链路检测模块的"寄存器输出接口"相连、"链路指示 信号"连接到外部指示灯。FPGA芯片的初始化模块的"PCI接口芯片复位"连接到PCI接口 芯片的复位脚、"PHY芯片复位"连接到PHY芯片的复位脚、"网桥芯片复位"连接到网桥芯 片的复位脚，"状态控制信号"连接到数字用户接口芯片。FPGA芯片的初始化模块"时钟模 块初始化信号"连接到FPGA芯片的时钟模块、"数据模块初始化信号"连接到FPGA芯片的 数据模块。 所述的FPGA芯片现场可编逻辑阵列，由初始化模块、链路检测模块、数据模块和 时钟模块组成，初始化模块、数据模块、时钟模块相互连接；链路检测模块与数字用户接口 芯片和发光二极管相连；初始化模块与PCI接口芯片、PHY芯片、网桥、数字用户接口芯片相 连；数据模块与网桥和数字用户接口芯片相连；时钟模块和外部时钟和PCI接口芯片、PHY
3芯片、网桥、数字用户接口芯片相连。各模块的功能是初始化模块系统上电时，对PCI接 口芯片、PHY、网桥复位，通过"状态控制信号"初始化数字用户接口芯片，确定其工作速率、
主从状态，同时还对FPGA芯片的时钟模块配置，确定其输出时钟频率，对FPGA芯片的数据 模块配置，确定其是否加密、加密方式等；链路检测模块检测线路的速率、主从是否匹配； 数据模块完成数据的转换，加密解密等功能；时钟模块为PCI接口芯片、PHY芯片、网桥 芯片、数字用户接口芯片提供工作时钟，为数据模块提供数据发送时钟。
本实用新型的工作过程是系统上电后，FPGA芯片初始化通信卡中各个芯片，确
定通信卡工作的主从状态、通信速率、时钟的选择、时钟的分频。同时，FPGA芯片从数字用
户接口芯片的寄存器中读取链路状态，当两台计算机速率、主从设置正确后，FPGA芯片则通
过指示灯显示链路连接正常，此时两台计算机可以通信。计算机发送数据时，PCI接口芯片
将PCI总线数据转换为以太网数据，经过网桥芯片的转换后，变为HDLC数据。FPGA芯片完
成HDLC数据和数字用户接口芯片数字接口数据之间的转换、时钟的管理、加密解密。数字
信号经过数字用户接口芯片变为模拟载波信号，通过变压器、过电压保护、过电流保护输出
到双绞线。计算机接收数据的流程、数据格式的变换和发送过程相反。 本实用新型通信卡的驱动程序采用WDM (Windows Driver Model)实现。 本实用新型与现有技术相比，具有以下特点 (1)使用方便，只要将通信卡插入计算机的PCI插槽中，一端设置为主模式，一端 设置为从模式，即可实现两台计算机远距离点对点通信； (2)抗干扰能力强，根据双绞线质量的不同，可以在无中继的情况下保证3公里 5公里有效通信； (3)提供最大160kbit/s的传输速率，可以满足语音、数据，传真等通信业务要求； (4)本通信卡在FPGA中包含加密模块(也可根据要求去除加密模块)，确保通信 安全； (5)驱动程序采用WDM (Windows Driver Model)实现，开发简单，能工作在 Windows98/2000/XP等操作系统中； (6)该通信卡被计算机识别为网络适配器，现有计算机软件资源丰富，操作控制软 件开发简单。
图1当前以太网适配器的通信卡示意图； 图2为本实用新型基于PCI总线且利用双绞线通信的通信卡结构示意图； 图3为本实用新型应用示意图； 图4为本实用新型FPGA功能模块示意图。 图中1.PCI接口芯片 2.PHY芯片 3.网桥芯片 4. FPGA芯片 4-1.初始化模 块4-2.链路检测模块4-3.数据模块4-4.时钟模块5.数字用户接口芯片6.变 压器 7.过电压保护器 8、9.过电流保护器 10.配置存储芯片 11.时钟 12. RAM 13.双绞线具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型做进一步的详细说明。 如图2所示，本实用新型通信卡是由PCI接口芯片1、物理层器件PHY (Physical Layerlnterface Devices)芯片2、网桥芯片3、 FPGA芯片4、数字用户接口芯片5、变压器 6、过电压保护器7、过电流保护器8、9、配置存储芯片10、时钟11和RAM12组成。PCI接口 芯片1为REALTEK公司的RTL8139D芯片，PHY芯片2为IC Plus公司的IP101A芯片，网桥 芯片3为NSYS Technologies公司的XBridge2. 0芯片、FPGA芯片4为Xilinx公司的3S50 芯片、数字用户接口芯片5为ZARLINK公司的MT9172芯片、配置存储芯片10为ATMEL公司 的93C46A芯片、变压器6为匝数比为2 : 1的变压器、过电压保护器7为SGS-TH0MS0N公 司的THBT200S器件、过电流保护器8、9为XW公司的XW80器件，连接到外部双绞线13，PCI 接口芯片1的PCI接口连接到PCI插针，PCI接口芯片1的Attachment Unit接口和PHY芯 片2的Cable Transmission接口相连，PCI接口芯片1的EEPR0M接口和配置存储芯片相 连。PHY芯片2的MII接口和网桥芯片3的MII接口相连，网桥芯片3的HDLC接口和FPGA 芯片4相连，所述的FPGA芯片4由初始化模块4-l、链路检测模块4-2、数据模块4_3和时 钟模块4-4组成(见图4);数字用户接口芯片5的数字接口通过数据发、时钟发、数据收、 时钟收这四根信号线连接到FPGA芯片4上、数字用户接口芯片5的线路接口经过变压器6、 过电压保护器7、过电流保护器8、9连到外部双绞线。配置存储芯片10为EEPR0M，与保存 通信卡的MAC地址等相关信息。时钟11的时钟输入脚和FPGA芯片4的全局时钟脚相连。 RAM芯片12连接到网桥芯片3的RAM接口。 通信时，如图3所示，将本实用新型通信卡插在计算机的PCI总线插槽中，将双绞 线将两台计算机连接到一起。计算机安装完驱动程序后，两台电脑即可实现通信。
权利要求一种利用双绞线通信实现计算机远距离通信的PCI通信卡，包括PCI接口芯片和与其连接的PCI插针、变压器和时钟，其特征是它还配置了与PCI接口芯片的接口连接的PHY芯片、与PHY芯片的接口连接网桥芯片、与网桥芯片接口连接的FPGA芯片、与FPGA芯片的数据模块连接的数字用户接口芯片、数字用户接口芯片的线路接口经过变压器、过电压保护器、过电流保护器连接到外部双绞线，时钟的插入脚与FPGA芯片的全局时钟脚相连，RAM芯片连接到网桥的RAM接口。
2. 根据权利要求1所述的PCI通信卡，其特征是FPGA芯片由初始化模块、链路检测模块，数据模块和时钟模块组成，初始化模块、数据模块、时钟模块相互连接；链路检测模块与数字用户接口芯片和发光二极管相连；初始化模块与PCI接口芯片、PHY芯片、网桥、数字用户接口芯片相连；数据模块与网桥和数字用户接口芯片相连；时钟模块和外部时钟和PCI接口芯片、PHY芯片、网桥、数字用户接口芯片相连。
专利摘要本实用新型公开了一种利用双绞线通信实现计算机远距离通信的PCI通信卡，包括PCI接口芯片、变压器和时钟，其特征是它还配置了与PCI接口芯片的接口连接的PHY芯片、与PHY芯片的接口连接网桥芯片、与网桥芯片的接口连接的FPGA芯片和与FPGA芯片连接的数字用户接口芯片，数字用户接口芯片的数字接口通过四根信号线连接到FPGA芯片上，其线路接口经过变压器、过电压保护器、过电流保护器连接到外部双绞线，时钟的插入脚与FPGA芯片的全局时钟脚相连，RAM连接到网桥的RAM接口。该通信卡使用方便，抗干扰能力强，可满足语音、传真等要求，实现无中继长距离地PCI通信，能工作在Windows操作系统中。
文档编号G06F13/40GK201489525SQ20092014096
公开日2010年5月26日 申请日期2009年6月13日 优先权日2009年6月13日
发明者王振, 石金成, 秦志辉, 范志刚, 邓颖辉 申请人:桂林光通电子工程公司