网络接口扩展装置的制作方法

本实用新型涉及计算机领域，具体而言，涉及一种网络接口扩展装置。

背景技术：

随着工业网络建设的发展，迫切需要实现多功能仪表、测控设备、SCADA构成的过程控制系统之间互通、互联，完成对数据的监控，保证企业对生产情况作出实时反应，消除信息孤岛与断层现象。

为了获取现场的生产信息，许多企业采用拷盘或人力传递的方式传送信息，包括人工抄表，定期上报的方式。人工采集不仅极不方便也无法实时地采集到现场的数据，很难满足当今工业控制行业对生产控制和信息管理方面的要求，因此实现各个系统之间的互通、互联已经是大势所趋。基于ARM架构的嵌入式通信管理网关是工业现场低成本解决方案的理想选择。

AM3354ARM Cortex-A8微处理器适用于工业自动化设计，提供可编程实时单元 (PRU)片上接口，可实现实时工业通信(主从)支持EtherCAT、Ethernet/IP、POWERLINK以及SERCOS III等常见协议。AM3354微处理器中这种独特的PRU+ARM架构无需外部ASIC或FPGA，可降低系统复杂性，节省超过30％的材料清单(BOM)成本。此外，AM3354微处理器还包含其它重要的工业外设(CAN、 ADC、USB+PHY以及双端口千兆以太网IEEE1588)，不但支持快速网络连接与快速数据吞吐，而且还可连接传感器、传动器以及电机控制。此次设计就是在AM3354平台上实现多网口的设计。

目前主流ARM处理器以及板卡主要原生提供一两个百兆或者千兆网络接口在一些应用场景已经不能满足需求，需要扩展出两个以上的多个网口。目前网口扩展有以下几个方案：

1、使用PCI-E接口扩展。

2、使用USB接口扩展。

3、使用总线接口扩展。

现有的网口扩展方案应用在AM3354平台上不合适，首先AM3354没有PCI-E信号接口，而USB接口也只有2个USB2.0，如果扩展百兆接口则USB2.0接口带宽可以满足需求，而如需扩展千兆网口，则需要使用USB3.0，否则有可能在USB总线处造成网络带宽的瓶颈。剩下用总线扩展方案需要额外增加FPGA或者CPLD来实现，成本比较高。

针对相关技术中网络接口扩展成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种网络接口扩展装置，以解决相关技术中网络接口扩展成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种网络接口扩展装置，该装置包括：AM3354芯片，包括至少三个管脚；88E6176芯片，包括第一类管脚和第二类管脚，其中，所述第一类管脚与所述AM3354芯片的三个管脚分别连接，所述第二类管脚与至少两个网口连接；外接晶振，与所述88E6176芯片连接；至少两个网口，所述网口用于插入网线，每个网口均通过所述第二类管脚连接所述88E6176芯片，其中，所述88E6176芯片用于在所述AM3354芯片和所述至少两个网口之间进行数据传输。

进一步地，所述装置还包括：至少两个变压器，与所述88E6176芯片的第二类管脚连接，每个变压器与一个网口连接，所述变压器的数量与所述网口数量相同。

进一步地，所述变压器为千兆GST5009型变压器。

进一步地，所述装置还包括：指示灯，用于指示所述网口的连接状态和数据传输状态。

进一步地，所述指示灯的数量为所述网口数量的二倍。

进一步地，所述88E6176芯片的第一类管脚包括：PORT5管脚，与所述AM3354 的第一管脚连接；控制总线管脚，包括MDC管脚和MDIO管脚，所述MDC管脚与所述AM3354的第二管脚连接，用于接收数据的时钟输入，所述MDIO管脚与所述 AM3354的第三管脚连接，用于与所述AM3354进行数据传输。

进一步地，所述PORT5管脚包括：接收端线组，包括第一时钟采样信号线，第一数据传输信号线和第一控制信号线；发送端线组，包括第二时钟采样信号线，第二数据传输信号线和第二控制信号线。

进一步地，所述第一数据传输信号线和所述第二数据传输信号线都为4根。

进一步地，所述PORT5管脚的模式为RGMII模式。

进一步地，所述PORT5管脚在所述RGMII模式下工作时钟为125MHz。

本实用新型通过AM3354芯片，包括至少三个管脚；88E6176芯片，包括第一类管脚和第二类管脚，其中，第一类管脚与AM3354芯片的三个管脚分别连接，第二类管脚与至少两个网口连接；外接晶振，与88E6176芯片连接；至少两个网口，网口用于插入网线，每个网口均通过第二类管脚连接88E6176芯片，其中，88E6176芯片用于在AM3354芯片和至少两个网口之间进行数据传输，解决了相关技术中网络接口扩展成本高的问题，进而达到了降低网络接口扩展成本效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型第一实施例的网络接口扩展装置的示意图；

图2是根据本实用新型第二实施例的网络接口扩展装置的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种88E6176的PORT5与AM3354的RGMII接口连接的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的88E6176的网口信号指示灯的设置模式示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型实施例提供了一种网络接口扩展装置。

图1是根据本实用新型第一实施例的网络接口扩展装置的示意图，如图1所示，该装置包括以下组成部分：

AM3354芯片10，包括至少三个管脚；

88E6176芯片20，包括第一类管脚和第二类管脚，其中，第一类管脚与AM3354 芯片的三个管脚分别连接，第二类管脚与至少两个网口连接；

外接晶振30，与88E6176芯片连接；至少两个网口，网口用于插入网线，每个网口均通过第二类管脚连接88E6176芯片，其中，88E6176芯片用于在AM3354芯片和至少两个网口之间进行数据传输。

本实用新型通过AM3354芯片，包括至少三个管脚；88E6176芯片，包括第一类管脚和第二类管脚，其中，第一类管脚与AM3354芯片的三个管脚分别连接，第二类管脚与至少两个网口连接；外接晶振，与88E6176芯片连接；至少两个网口，网口用于插入网线，每个网口均通过第二类管脚连接88E6176芯片，其中，88E6176芯片用于在AM3354芯片和至少两个网口之间进行数据传输，解决了相关技术中网络接口扩展成本高的问题，进而达到了降低网络接口扩展成本效果。

在本实用新型实施例中，AM3354芯片10的三个管脚可以分别连接88E6176芯片的PORT5、MDC和MDIO。外接晶振30的工作时钟为25MHz，88E6176芯片的 PORT0～PORT4中的两个以上分别通过相同数量的变压器与网口连接。网络接口可以是2J45型。变压器和网口的数量可以都是4个。可选地，PORT5管脚的模式为RGMII 模式。PORT5管脚在RGMII模式下工作时钟为125MHz。

可选地，该装置还包括：至少两个变压器，与88E6176芯片的第二类管脚连接，每个变压器与一个网口连接，变压器的数量与网口数量相同。变压器为千兆GST5009 型变压器。88E6176芯片与网口连接需要先连接变压器，因此，PORT0～PORT4中的四个可以分别通过变压器与四个网口连接。

可选地，该装置还包括：指示灯，用于指示网口的连接状态和数据传输状态。指示灯的数量为网口数量的二倍。通过指示灯可以显示网口连接状态和数据传输状态。

可选地，88E6176芯片的第一类管脚包括：PORT5管脚，与AM3354的第一管脚连接；控制总线管脚，包括MDC管脚和MDIO管脚，MDC管脚与AM3354的第二管脚连接，用于接收数据的时钟输入，MDIO管脚与AM3354的第三管脚连接，用于与 AM3354进行数据传输。

可选地，PORT5管脚包括：接收端线组，包括第一时钟采样信号线，第一数据传输信号线和第一控制信号线；发送端线组，包括第二时钟采样信号线，第二数据传输信号线和第二控制信号线。88E6176芯片的PORT5管脚与AM3354的RGMII接口连接可以包括接收端线组和发送端线组，各发送和接收端线组都分别包括三组信号线。第一数据传输信号线和第二数据传输信号线都为4根。

本实用新型实施例还提供了一种优选实施方式，下面结合优选实施方式对本实用新型的技术方案进行说明。

针对现有技术的缺陷和客户的应用需求，本实用新型实施例提供一种能够简单有效的AM3354平台实现两个以上的多网口设计，在AM3354平台实现两个以上的多网口设计，并且每个都有独立MAC地址、IP地址。

本实用新型选用Marvell Link Street系列的工业级88e6176，Link Street千兆快速以太网交换机集成了带4个优先级队列的高性能千兆无阻塞交换结构、高速查找引擎、多个MGMII千兆以太网接口和1Mb的数据包内存。其他先进特性包括IEEE 802.1p/IPv4/IPv6流量分类功能和基于端口的VLAN。可以为侧重低成本、易用性和灵活性的产品提供理想的交换配置和功能，该芯片具有7端口GE交换机，支持5个集成PHY、1GMII、RGMII、1Serdes和EEE。

图2是根据本实用新型第二实施例的网络接口扩展装置的示意图，该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图2所示，88E6176具有7端口GE交换机，支持5个集成PHY、1GMII、RGMII、1Serdes和EEE。本方案选用88E6176的PORT5 与CPU AM3354相连接，扩展出4个网口，88E6176的Port5口可以支持 GMII/RGMII/RMII/MII多种模式，AM3354的每个MAC都支持MII/RMII/RGMII和 MDIO接口，为了合理利用芯片资源本方案选用RGMII模式。

图3是根据本实用新型实施例的一种88E6176的PORT5与AM3354的RGMII接口连接的示意图，如图3所示，AM3354的TXC管脚向88E6176的INCLK管脚发送数据，TXD[3:0]管脚向IND[3:0]管脚发送数据，TX_CTL管脚向INDV管脚发送数据； 88E6176的OUTCLK管脚向AM3354的RXC管脚发送数据，OUTD[3:0]管脚向RXD[3:0]管脚发送数据，OUTEN管脚向RX_CTL管脚发送数据，RGMII数据结构符合IEEE以太网标准，RGMII均采用4位数据接口，工作时钟125MHz，并且在上升沿和下降沿同时传输数据，因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII所规定的 10/100Mbps工作方式，支持传输速率：10M/100M/1000Mb/s，其对应clk信号分别为： 2.5MHz/25MHz/125MHz。

图4是根据本实用新型实施例的88E6176的网口信号指示灯的设置模式示意图，如图4所示，采用一种矩阵灯接口以确保每个端口有2个指示灯。每个LED0、LED1 代表的意义通过管脚LED_SEL[1：0]进行配置，本实施例采用的模式如图中所示，在接口连接或有数据传输时，接口LED指示灯亮，在没有数据传输时，指示灯熄灭。在数据传输是高速时，接口LED指示灯亮，在不是数据高速传输时，指示灯熄灭。

88E6176的Port 0-3端口支持10/100/1000BASE-T双绞线收发传输模式，4对线全都使用(全双工)，每对线叠加了发送和接收信号，使每对线数据符号率为125Msps, 比特率250Mbps。从而降低了线缆对信号的衰减。混波电路是实现这种双向传输的核心部分，它将发射信号和接收信号偶合在同一对线缆中传输，并使其不相互干扰。芯片端口到网口连接器之间的变压器选用千兆GST5009型芯片。

通过本实用新型实施例的技术方案，通过交换机88E6176实现AM3354平台的多网口扩展，占地小、功耗低，数据连接快速、可靠，电路设计简单。同时还提供操作系统的设备驱动、工具软件等，满足客户的各种应用需求。该方案提供了高可靠性、高效率的多网口解决方案，广泛的应用于安防监控、工业路由等行业。本实施例的技术方案经过实验验证，功能可以达到预期要求。网络通信最高可达到1000Mbps的上行和下行网络速度。具有良好的性能，能够满足工业生产的要求。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。