專利名稱：以太網(wǎng)適配設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過電信媒介，特別是通過電話線在標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵和以太網(wǎng)媒介訪問控制器(MAC)之間傳輸數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)適配設備。
背景技術：
以太網(wǎng)作為一種共享的媒體網(wǎng)絡體系結構而出現(xiàn)。如圖1所示，PC的線路卡(Line-Card)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸電纜相連接。在圖1所示的體系結構中，僅能實現(xiàn)半雙工數(shù)據(jù)傳輸。此外，在不同的線路卡之間沒有進行自動協(xié)商過程。
圖2示出了帶有集線器裝置的另一以太網(wǎng)體系結構。集線器是用作多節(jié)點的公共終接點的部件，并且它可以中繼沿著適當信號路徑的信號。集線器與具有公共體系結構，例如以太網(wǎng)的節(jié)點相連接。在圖2所示的體系結構中，來自一個線路卡的所有數(shù)據(jù)被發(fā)送到包括物理層PHY和MAC層(MAC)的所有其它線路卡。在圖2的體系結構中，僅能夠進行半雙工數(shù)據(jù)傳輸。此外，可以進行自動協(xié)商過程。
圖3示出了具有已知的交換機的以太網(wǎng)體系結構。以太網(wǎng)交換機是一種能夠引導多個以太網(wǎng)或者PC中的網(wǎng)絡通信量的裝置。該交換機具有多個端口，以連接到子網(wǎng)，并且它通常具有多個處理器，以處理通過交換機的數(shù)據(jù)通信量。兩種類型的以太網(wǎng)交換機是通常使用的。存儲轉發(fā)交換機在將數(shù)據(jù)分組引導到適當?shù)木W(wǎng)絡之前檢查每個分組是否有錯。相反，交叉點交換機引導分組，而不檢查錯誤。因為不進行耗時的查錯過程，這種類型的交換機通常要比存儲轉發(fā)交換機速度快得多。在圖3所示的體系結構中，能夠進行全雙工數(shù)據(jù)傳輸，也能夠進行自動協(xié)商過程。
圖4示出了連接兩個局域網(wǎng)(LAN)的網(wǎng)橋。該網(wǎng)橋是一種能夠將分組從一個局域網(wǎng)傳遞到另一局域網(wǎng)的硬件裝置。網(wǎng)橋使得網(wǎng)絡在高層協(xié)議和程序看來像一個網(wǎng)絡。根據(jù)局域網(wǎng)的體系結構，能夠進行全雙工數(shù)據(jù)傳輸和自動協(xié)商過程。
在眾多的應用中，需要將以太網(wǎng)與遠程以太網(wǎng)連接起來。
圖5示出了將第一大樓A中的第一以太局域網(wǎng)(LANA)與第二大樓B中的第二以太局域網(wǎng)(LANB)相連接的例子。由于在以太網(wǎng)中，兩個PC或者交換機之間的最大距離大約是100米，所以需要通過兩個網(wǎng)橋A，B和電信信道，例如電話線來連接兩個LAN。以太網(wǎng)中兩個計算機之間的最大距離是大約100米，這是因為對于更遠的距離，連接兩個以太網(wǎng)裝置的以太網(wǎng)電纜的電阻和因此造成的衰減是不可容忍的。
標準的以太網(wǎng)LANA，LANB具有以下的特征。以太網(wǎng)在OSI參考模型中的兩個最低層，即，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上工作。以太網(wǎng)使用總線型拓撲結構。節(jié)點與作為以太網(wǎng)中的主電纜的中繼段相連接。作為一種基于IEEE802.3標準的變化構架的10BaseT可以采用星型拓撲結構。根據(jù)IEEE802.3 U規(guī)范，100BsaeT必須使用星型拓撲結構。以太網(wǎng)通常以高至10Mbps的速度工作。幾種其它類型的以太網(wǎng)以較低的速度工作，而新類型的以太網(wǎng)分別以100Mbps和1Gbps的速度工作。以太網(wǎng)使用CSMA/CD，即基于碰撞檢測的立即訪問方法。該訪問方法被指定為IEEE802.3的一部分。以太網(wǎng)廣播傳輸消息，以致每個節(jié)點同時接收到傳輸消息。此外，以太網(wǎng)使用Manchester編碼，它是一種自同步編碼方法，包括每個比特間隔中的電壓轉換。通常，在以太網(wǎng)中使用50Ω的同軸電纜，但是不同的網(wǎng)絡也可以使用75Ω的同軸電纜、雙絞線和光纜。幀的大小在64和15/8數(shù)據(jù)字節(jié)之間變化。其它類型的以太網(wǎng)是10Base5(粗纜以太網(wǎng))、10Base2(細纜以太網(wǎng))、10BaseT(雙絞線以太網(wǎng))、10BaseF(光纖以太網(wǎng))、10Broad36和100BaseT。
10BaseT以太網(wǎng)使用UTP電纜。這種配置采用了1990年的802.3標準，并且因為UTP廉價而容易安裝和使用而變得日益流行。最大電纜段長度是大約100米。
圖5所示的系統(tǒng)的缺點是兩個局域網(wǎng)LANA和LANB之間僅有一個數(shù)據(jù)傳輸信道。這表明通過電話線一次僅有一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀可以從一個局域網(wǎng)發(fā)送到另一局域網(wǎng)。因此，數(shù)據(jù)從一個局域網(wǎng)傳送到另一局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度非常慢。另一缺點是需要兩個網(wǎng)橋來連接兩個局域網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)適配設備，它能夠將以太局域網(wǎng)擴展到遠程位置，而不降低數(shù)據(jù)傳輸速度。
這一目的由具有權利要求1的特征的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)適配設備來解決。
本發(fā)明提供一種通過電信媒介在標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵和以太網(wǎng)媒介訪問控制器之間傳輸數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)適配設備，包括雙模式媒介獨立接口(MII)，它以PHY模式仿真標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵，并以MAC模式仿真以太網(wǎng)媒介訪問控制器(MAC)，與電信媒介相連接的數(shù)據(jù)泵，和數(shù)據(jù)緩沖器，用于存儲至少一個要在標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵和以太網(wǎng)媒介訪問控制器之間傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)分組。
根據(jù)優(yōu)選實施例，電信媒介是電話線。
數(shù)據(jù)泵最好是10Base數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。
在根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備的優(yōu)選實施例中，通過切換裝置將雙模式媒介獨立接口設置為PHY模式或者MAC模式。
在優(yōu)選實施例中，雙模式媒介獨立接口包括串行管理接口(SMI)，它可以通過SMI數(shù)據(jù)線路與以太網(wǎng)媒介訪問控制器(MAC)或者標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵相連接，用于交換包括SMI消息的SMI數(shù)據(jù)幀，和數(shù)據(jù)流接口(DFI)，它能夠通過數(shù)據(jù)總線與以太網(wǎng)媒介訪問控制器(MAC)或者標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵相連接，用于交換以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組。
在優(yōu)選實施例中，串行管理接口(SMI)包括去幀電路，用于去除由SMI數(shù)據(jù)線路提供的SMI數(shù)據(jù)幀的幀；用于解碼SMI消息的解碼器；一組SMI寄存器。
在優(yōu)選實施例中，這些SMI寄存器是命令寄存器、狀態(tài)寄存器、標識碼寄存器、協(xié)議公告寄存器和自動協(xié)商伙伴能力寄存器。
在另一實施例中，SMI包括用于解碼SMI消息的解碼器和去幀電路，用于去除通過SMP數(shù)據(jù)線路被提供到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵的SMI數(shù)據(jù)幀的幀。
在優(yōu)選實施例中，串行管理接口(SMI)與以太網(wǎng)適配設備的中央處理單元(CPU)相連接。
在優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)流接口(DFI)經(jīng)過控制線路與用于控制數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)據(jù)緩沖器控制電路相連接。
在另一實施例中，電信媒介是無線電信信道。
在又一實施例中，電信媒介是光通信信道。


在優(yōu)選實施例中，參考附圖對用于在標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵和以太網(wǎng)媒介訪問控制器之間傳輸數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)適配設備進行了說明，其中圖1是第一種根據(jù)已有技術的以太網(wǎng)體系結構；圖2是第二種根據(jù)已有技術的以太網(wǎng)體系結構；圖3是第三種根據(jù)已有技術的以太網(wǎng)體系結構；圖4是第四種根據(jù)已有技術的以太網(wǎng)體系結構；圖5是根據(jù)已有技術的兩個以太局域網(wǎng)之間的連接，示出了作為本發(fā)明的基礎的問題；圖6是使用多個根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備的以太局域網(wǎng)的擴展；圖7示出了通過根據(jù)本發(fā)明的兩個以太網(wǎng)適配設備和電話線來連接媒介訪問控制器(MAC)和標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備的方框圖；圖9詳細示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備中的MII接口的詳細方框圖；圖10示出了雙模式媒介獨立接口(MII)的第一模式的流程圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備的雙模式媒介獨立接口(MII)的第二模式；圖12a，12b和12c示出了根據(jù)本發(fā)明的不同數(shù)據(jù)幀格式；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備的優(yōu)選實施例中數(shù)據(jù)泵傳輸一方的方框圖；圖14a和14b示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備的優(yōu)選實施例中數(shù)據(jù)泵接收一方的方框圖。
具體實施例方式
如從圖6中看到的，大樓A中包括例如交換機和多個PC的以太局域網(wǎng)1經(jīng)過線路2-1，2-2，2-3與同一棟大樓中的以太網(wǎng)適配設備3-1a，3-2a，3-3a相連接。每個以太網(wǎng)適配設備通過對應的電話線4-1，4-2，4-3與不同的大樓B中的遠程以太網(wǎng)適配設備3-1b，3-2b，3-3b相連接。在圖6所述的例子中，通過線路6-1，6-2，6-3來連接計算機5-1，5-2，5-3的每個遠程以太網(wǎng)適配設備3-1b，3-2b，3-3b。
大樓A中的以太網(wǎng)適配設備3-1a，3-2a，3-3a被設置為物理PHY模式，以仿真標準的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵，而大樓B中的遠程以太網(wǎng)適配設備3-1b，3-2b，3-3b被設置為MAC模式，用于仿真以太網(wǎng)媒介訪問控制器。以不同的工作模式來設置通過電話線之類的電信媒介連接的根據(jù)本發(fā)明的兩個以太網(wǎng)適配設備。最好通過諸如硬件引腳之類的以太網(wǎng)適配設備的切換裝置設置根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3的工作模式。在另一實施例中，由來自遠程控制單元通過控制線路而施加的控制信號或者以太網(wǎng)命令來在兩種模式之間切換本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3。
圖7詳細示出了通過兩個以太網(wǎng)適配設備3a，3b和電話線4將諸如交換機、網(wǎng)橋或者集線器裝置7之類的以太網(wǎng)媒介訪問控制器與標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵8連接。
每個以太網(wǎng)適配設備3都包括MII接口9，數(shù)據(jù)泵10，數(shù)據(jù)緩沖器11，緩沖器控制電路12和中央處理單元13。通過電話線4來將以太網(wǎng)適配設備3a、3b的兩個數(shù)據(jù)泵10a，10b相互連接。通過切換裝置14a將圖7所示的第一以太網(wǎng)適配設備3a設置為物理模式，而通過切換裝置14b將另一以太網(wǎng)適配設備3b設置為MAC模式。
第一以太網(wǎng)適配設備3a仿真標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵，并通過控制和數(shù)據(jù)線路與諸如交換機、網(wǎng)橋或者集線器之類的媒介訪問控制裝置7連接。另一方面，第二以太網(wǎng)適配設備3b工作在MAC模式下，并仿真以太網(wǎng)媒介訪問控制器。第二以太網(wǎng)適配設備3b的MII接口9b通過數(shù)據(jù)和控制線路連接到標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵8。
從媒介訪問控制器7看來，與標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵8連接的兩個以太網(wǎng)適配設備3a，3b像正常的標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵一樣進行動作，即，媒介訪問控制器7并未意識到距離超過1英里的電話線4位于遠程標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵和媒介訪問控制器7之間。
從標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵8看來，MAC控制器7和兩個以太網(wǎng)適配設備3a，3b像正常的標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)訪問控制器一樣進行動作。因此，通過使用兩個根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3a，3b就能夠獲得媒介訪問控制器7和標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵8之間的完全透明。
大樓B中的圖6所示的計算機5-1，5-2和5-3像大樓A中實現(xiàn)的局域網(wǎng)1中的普通PC一樣進行動作。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3的方框圖。以太網(wǎng)適配設備3包括雙模式媒介獨立接口9、數(shù)據(jù)泵10、數(shù)據(jù)緩沖器11、數(shù)據(jù)緩沖器控制電路12和中央處理單元13。雙模式媒介獨立接口9可以通過數(shù)據(jù)和控制線路14連接到媒介訪問控制器。數(shù)據(jù)泵10連接到諸如電話線之類的電信媒介。在另一實施例中，電信媒介4可以是無線通信信道或者光通信信道。媒介獨立接口9通過數(shù)據(jù)線路15連接到數(shù)據(jù)緩沖器11，并通過控制線路16連接到數(shù)據(jù)緩沖器控制電路12。雙模式媒介獨立接口9還通過數(shù)據(jù)控制線路17與中央處理單元13相連接。通過諸如硬件引腳之類的切換裝置14來設置雙模式媒介獨立接口的兩種模式。中央處理單元13通過數(shù)據(jù)和控制線路18與數(shù)據(jù)泵10連接，所述的數(shù)據(jù)泵10通過數(shù)據(jù)線路19與數(shù)據(jù)緩沖器11連接。
圖9詳細示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3的優(yōu)選實施例。
媒介獨立接口9在媒介訪問控制(MAC)子層和物理層之間提供簡單容易實現(xiàn)的互聯(lián)，用于以10Mb/s(兆位/秒)和100Mb/s的進行數(shù)據(jù)傳輸。MII接口9能夠支持多達100Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，并支持對物理層裝置的管理功能。數(shù)據(jù)和分隔符與時鐘基準同步。并且可以使用任何一種MII接口9，例如RMII和SMII。如果需要，MII接口9能夠進行全雙工工作。在IEEE802.3中對媒介獨立接口進行了詳細的說明。
MII接口經(jīng)過數(shù)據(jù)線路20接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，所述的數(shù)據(jù)幀被轉換單元21轉換成數(shù)據(jù)字節(jié)。轉換電路21通過線路22連接到寫控制單元23，所述的寫控制單元23檢查數(shù)據(jù)緩沖器11中是否有用于至少一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的足夠的存儲空間。在數(shù)據(jù)緩沖器11中有足夠的存儲空間的情況下，通過線路24將接收的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)字節(jié)存儲在數(shù)據(jù)緩沖器11中。通過控制線路25來激活寫控制單元23。
如果數(shù)據(jù)緩沖器11中沒有足夠的存儲空間，數(shù)據(jù)緩沖器控制電路12通過控制線路26將控制信號發(fā)送到MII接口9中的數(shù)據(jù)流控制電路27。數(shù)據(jù)流控制電路27將指示信號發(fā)送給發(fā)送裝置，指示此時傳輸媒介不可用。
如果控制緩沖器電路12沒有發(fā)送任何表示數(shù)據(jù)緩沖器11完全滿了的信號，則數(shù)據(jù)流控制電路27通過控制線路28激活寫單元23，以將提供的數(shù)據(jù)字節(jié)存儲在數(shù)據(jù)緩沖器11中。寫單元23計算存入數(shù)據(jù)緩沖器的字節(jié)數(shù)目并利用循環(huán)冗余校驗(CRC)檢查數(shù)據(jù)的有效性。如果數(shù)據(jù)幀無效，則清除數(shù)據(jù)幀，并將指針指向數(shù)據(jù)緩沖器11的首地址。
當將轉換的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀存儲在數(shù)據(jù)緩沖器11中時，數(shù)據(jù)泵10向電話線14另一側的遠程數(shù)據(jù)緩沖器11發(fā)出查詢，檢查遠程緩沖器是否做好了接收另外的數(shù)據(jù)的準備。在遠程數(shù)據(jù)緩沖器能夠接收數(shù)據(jù)的情況下，寫單元23通過線路29將連續(xù)的指令施加到本地控制電路27。然后數(shù)據(jù)泵10從數(shù)據(jù)緩沖器11讀入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，并且將該數(shù)據(jù)再構造成如圖12a所示的10Base S數(shù)據(jù)幀，所述的數(shù)據(jù)幀通過電話線4被發(fā)送到遠程以太網(wǎng)適配設備。在優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)泵10是美國專利申請No.6088368公開的10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。這種10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器可以以大約13Mbps的速度在帶寬為300Hz到3.4kHz之間的非屏蔽雙絞電話線上傳送對稱的數(shù)據(jù)。10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器包括如圖13所示的調(diào)制解調(diào)器發(fā)射機，和如圖14a，14b所示的調(diào)制解調(diào)器接收機。數(shù)據(jù)泵10的調(diào)制解調(diào)器發(fā)射機執(zhí)行再組織幀、編碼和數(shù)據(jù)調(diào)制。
電話線4另一側的遠程適配設備3的數(shù)據(jù)泵10執(zhí)行解調(diào)、解碼和接收的數(shù)據(jù)幀的再組織。這些數(shù)據(jù)幀被無條件地存儲在遠程適配設備3地遠程數(shù)據(jù)緩沖器11中。在遠程以太網(wǎng)適配設備3中，檢查接收數(shù)據(jù)線30是否準備好進行數(shù)據(jù)傳輸。在能夠進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，通過數(shù)據(jù)線路31從數(shù)據(jù)緩沖器11中讀出數(shù)據(jù)到由數(shù)據(jù)流控制電路27通過控制線路32激活的讀取單元32中。在讀出單元32的輸出端上讀出的數(shù)據(jù)通過線路34提供給轉換單元35。
如果接收數(shù)據(jù)線路30并未準備好進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)流控制電路27產(chǎn)生空數(shù)據(jù)，所述的空數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線路36被提供給轉換單元35。
讀單元32通過線路37傳送RX-valid信號。數(shù)據(jù)流控制電路27還連接到載波偵聽(CRS)線路38、碰撞信號線路(COL)39、傳輸差錯(TX-ER)線路40和接收差錯(RX-ER)線路41。
以太網(wǎng)物理裝置產(chǎn)生載波偵聽信號(CRS)，以表示以太網(wǎng)媒介的激活。MAC層使用該CRS使接收有效，并避免共享媒介配置的并發(fā)傳輸。MII接口產(chǎn)生CRS，以通過物理裝置向MAC裝置表示傳輸媒介上存在合法信號。
在傳輸?shù)耐瑫r并且當檢測到傳輸媒介上的另一同時傳輸時，以太網(wǎng)物理裝置可以產(chǎn)生碰撞信號(COL)。碰撞信號向MAC裝置指示當前的傳輸與另一站的傳輸發(fā)生碰撞，并且不會被任何的站正確接收。碰撞信號是MII接口9的信號，所述的碰撞信號以半雙工的方式向MAC裝置指示到來的消息與傳出的消息發(fā)生碰撞。
傳輸差錯信號(TX-ER)由MAC裝置產(chǎn)生，以便以這種方式請求物理裝置故意地破壞幀的數(shù)據(jù)內(nèi)容，即，接收機將檢測具有很高的概率的這種破壞。
如果在當前從物理裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀中檢測到物理裝置能夠檢測的編碼差錯或者任何其它的差錯，由以太網(wǎng)物理裝置產(chǎn)生接收的差錯信號(RX-ER)。
圖9所示的媒介獨立接口9由數(shù)據(jù)流接口(DFI)構成，所述的數(shù)據(jù)流接口包括轉換單元21，35、讀寫單元23，32、和數(shù)據(jù)流控制電路27。媒介獨立接口9還包括串行管理接口(SMI)。串行管理接口由用于去除通過SMI數(shù)據(jù)線路43提供給MII接口9的SMI數(shù)據(jù)幀的幀的構造電路42構成。構造電路42還與SMI時鐘線路44連接。串行管理接口(SMI)確實還包括通過線路46與構造電路42連接的解碼器45。串行管理接口還包括通過線路48與解碼器45連接的、通過線路49與中央處理單元13連接的一組串行管理接口寄存器47。中央處理單元1 3通過控制線路50控制數(shù)據(jù)流接口中的數(shù)據(jù)流控制電路27，以在半雙工模式(HDX)和全雙工模式(FDX)之間切換。
在半雙工模式(HDX)中，在數(shù)據(jù)緩沖器被識別出為存滿的情況下，數(shù)據(jù)流控制電路27創(chuàng)建空數(shù)據(jù)，作為通過接收數(shù)據(jù)線路30被發(fā)送回數(shù)據(jù)源的背壓數(shù)據(jù)(back pressure data)，所述的數(shù)據(jù)源可以是媒介訪問控制器或者標準的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵。
在由中央處理單元13通過控制線路50設置全雙工模式(FDX)的情況下，不產(chǎn)生空數(shù)據(jù)，但是產(chǎn)生特殊的暫停和繼續(xù)幀，并被發(fā)送回數(shù)據(jù)源。該過程基于具有特定源地址的暫停/繼續(xù)數(shù)據(jù)分組進行。在IEEE802.3x中對暫停/繼續(xù)數(shù)據(jù)分組進行了說明。
圖10示出了以太網(wǎng)適配設備3以模式切換裝置14設置的物理模式(PHY-MODE)進行工作的流程圖。在圖10所示的物理層模式中，根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3仿真標準的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵。
在步驟S0開始之后，在步驟S1，MII接口9檢查是否通過SMI數(shù)據(jù)線路43傳輸了SMI數(shù)據(jù)幀。在SMI接口的解碼器42沒有接收到SMI數(shù)據(jù)幀的情況下，在步驟S2檢查是否接收到狀態(tài)改變消息。相反，如果在步驟S1檢測到去幀器42已經(jīng)接收到SMI數(shù)據(jù)幀，則在步驟S4由解碼器45分析SMI數(shù)據(jù)幀。
圖12b示出了SMI數(shù)據(jù)幀的結構。SMI數(shù)據(jù)幀包括幀分隔符的開始(SFD)和伴隨MAC控制器的物理裝置的5位地址。MAC控制器(MAC)可以同時最多管理32個物理裝置。此外，SMI數(shù)據(jù)幀包括物理裝置中的5位寄存器地址，例如BMCR，BMSR等等。此外，SMI數(shù)據(jù)幀包括1位，以指示MAC控制器是想要寫數(shù)據(jù)還是想要讀數(shù)據(jù)。如果SMI數(shù)據(jù)幀是讀數(shù)據(jù)幀，則MAC控制器讀取轉向位TT和16位的數(shù)據(jù)，如果SMI數(shù)據(jù)幀是寫數(shù)據(jù)幀，則物理裝置設置SMI數(shù)據(jù)幀。
正如從圖10中看到的，在步驟S5，在物理模式下通過對包括在SMI數(shù)據(jù)幀中的讀/寫位進行檢查，來檢查接收的SMI數(shù)據(jù)幀是否包含由包括在SMI數(shù)據(jù)幀中的讀/寫比特檢查的讀寫命令。如果SMI數(shù)據(jù)幀的寫比特為高，則在步驟S6檢查該SMI數(shù)據(jù)幀是否包括普通的寫命令。在包括普通的寫命令的情況下，在步驟S7將寫消息從CPU13發(fā)送到遠程CPU13。圖12c示出了該消息的格式。該消息數(shù)據(jù)幀包括指示消息類型和消息長度的報頭。此外，該消息數(shù)據(jù)幀包括消息數(shù)據(jù)和有效校驗和。有三種類型的消息數(shù)據(jù)幀，即，10BaseS鏈路控制消息，一般的寫或讀消息和特殊的SMI消息。在步驟S7，將一般的寫/讀消息從CPU13發(fā)送到遠程以太網(wǎng)適配設備3的遠程CPU13。如果在步驟S6識別出接收的SMI數(shù)據(jù)幀中沒有包括普通的寫命令，則在步驟S8檢查該命令是不是強制寫命令。在該寫命令是強制寫命令的情況下，過程前進到步驟S9，將強制寫消息發(fā)送到遠程CPU13。在相反的情況下，在步驟S10發(fā)送自動協(xié)商消息。
在步驟S11，將本地SMI接口設置為未鏈接，在步驟S12，檢查是否已經(jīng)接收到狀態(tài)變化消息。當已經(jīng)接收到狀態(tài)變化消息時，在步驟S13根據(jù)包括在狀態(tài)變化消息中的配置命令來設置BMCR的本地速度和雙工模式位。此外，在步驟S14，將普通寫消息從CPU13發(fā)送到遠程CPU13，以將遠程以太網(wǎng)適配設備的寄存器的速度和雙工模式設置為步驟S13中設置的新配置。此外，以太網(wǎng)適配設備3的寄存器組47的寄存器內(nèi)容鏡像到電話線4另一側的遠程以太網(wǎng)適配設備3的對應寄存器組47。
如果在步驟S5檢測出解碼和分析的命令是讀命令時，則在步驟S15，SMI接口按照請求的寄存器組47中的寄存器內(nèi)容將SMI數(shù)據(jù)幀發(fā)送回數(shù)據(jù)源。
MII接口9中的寄存器組47包括至少5個固有寄存器，這些寄存器是命令寄存器、狀態(tài)寄存器和標識碼寄存器、協(xié)議公告寄存器和自動協(xié)商伙伴能力寄存器。命令寄存器(BMCR)包括5位。第一位將速度設置為100Mbps或者10mbs(兆字節(jié)/秒)，第二位將雙工模式設置為半雙工或者全雙工，第三位是復位命令，第四位激活或者禁止自動協(xié)商過程，第五位重新啟動自動協(xié)商過程。
狀態(tài)寄存器包括4位，其中，第一位指示實際的數(shù)據(jù)傳輸速度，第二位指示實際的雙工模式，第三位指示鏈路狀態(tài)，而第四位指示自動協(xié)商過程是否完成。
在標識碼寄存器中，存儲專用于標識以太網(wǎng)特定類型的標識碼。
在協(xié)商公告寄存器中，指示物理裝置是否能夠以10Mbps半雙工、100mbs半雙工、10mbs全雙工、100mbs全雙工進行工作，以及表示物理裝置是否支持根據(jù)IEEE802.3的暫停/繼續(xù)過程。
自動協(xié)商伙伴能力寄存器與協(xié)商公告寄存器相似，并且反映出通信伙伴裝置公告的伙伴的能力。
如果在步驟S2檢測出未接收到狀態(tài)變化消息，則在步驟S15檢查自動協(xié)商是否被激活。如果自動協(xié)商已經(jīng)被激活，過程繼續(xù)進行到步驟S10。兩個以太網(wǎng)物理層裝置之間的自動協(xié)商過程的目的是找到這些以太網(wǎng)物理層裝置可以支持的最高工作模式。自動協(xié)商過程向鏈接裝置提供檢測數(shù)據(jù)鏈路另一端的裝置支持的工作模式的能力、確定共用的能力和配置聯(lián)合工作。自動協(xié)商過程指示以太網(wǎng)物理裝置進行自動協(xié)商，然后校準所有的數(shù)據(jù)路徑操作和數(shù)據(jù)過程。自動協(xié)商過程可以被MAC層裝置禁止。當自動協(xié)商過程被禁止時，迫使以太網(wǎng)物理層裝置具有MAC層指示的配置。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3工作在媒介訪問控制模式(MAC模式)下的流程圖。在開始步驟S17之后，在步驟S18檢查是否接收到來自物理層裝置的消息。如果回答為“是”，在步驟S19分析接收的消息。在步驟S20，檢查該消息是不是普通的寫消息。在是普通的寫消息的情況下，在步驟S21產(chǎn)生并發(fā)送包括寫命令的SMI數(shù)據(jù)幀。在相反的情況下，在步驟S22檢測分析的消息是不是強制消息。如果接收的消息是強制消息，則在步驟S23產(chǎn)生并發(fā)送包括強制命令的SMI數(shù)據(jù)幀。否則，在步驟S22確定接收的消息是自動協(xié)商消息，在步驟S24產(chǎn)生并發(fā)送包括自動協(xié)商命令的相應的SMI數(shù)據(jù)幀。
在步驟S25，檢測是否提供了以太網(wǎng)鏈路。如果提供了，在步驟S26從以太網(wǎng)物理裝置的寄存器中讀取所有的信息數(shù)據(jù)，并且在步驟S27根據(jù)在步驟S26讀取的所有者雙工模式數(shù)據(jù)設置本地以太網(wǎng)適配設備3，以支持數(shù)據(jù)傳輸速度，雙工模式。在步驟S28，將狀態(tài)變化消息從MAC模數(shù)裝置發(fā)送到遠程裝置的中央處理單元。
如果在步驟S18檢測出未接收到消息，則在步驟S29檢查狀態(tài)變化是否發(fā)生。如果在步驟S29檢測出狀態(tài)變化，則在步驟S30將狀態(tài)變化消息發(fā)送到存儲在寄存器中的新狀態(tài)。
在優(yōu)選實施例中，圖8所示根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3包括10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器10，作為數(shù)據(jù)泵。10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器10包括圖13所示的調(diào)制解調(diào)器發(fā)射機和圖14a，14b所示的調(diào)制解調(diào)器接收機。供給調(diào)制解調(diào)器10的數(shù)據(jù)源向10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器的發(fā)射機接口51提供發(fā)射數(shù)據(jù)信號和發(fā)射允許信號。發(fā)射接口將數(shù)字數(shù)據(jù)輸入到FIFO裝置52。FIFO進行工作，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。FIFO裝置52補償這兩個裝置之間數(shù)據(jù)傳輸速率方面的差值。FIFO裝置52的信號輸出被輸入到同步發(fā)生器53、報頭發(fā)生器54和隨機函數(shù)發(fā)生器54。同步發(fā)生器53產(chǎn)生兩個同步字節(jié)，并將其輸出到到幀格式器56。報頭發(fā)生器54產(chǎn)生生成多字節(jié)的報頭信息。然后隨機函數(shù)發(fā)生器57將報頭信息隨機化或者擾頻，隨后由編碼器58編碼。編碼器58的輸出信號被輸入到幀格式器56。
來自幀F(xiàn)IFO裝置52的數(shù)據(jù)還被輸入到加擾數(shù)據(jù)的擾頻器或者隨機函數(shù)發(fā)生器。隨機函數(shù)發(fā)生器的輸出端與編碼數(shù)據(jù)流的編碼器59連接。編碼的數(shù)據(jù)流被輸出到交錯器60，它結合Reed Solomon編碼將數(shù)據(jù)打亂，以克服脈沖噪聲，因此提高了差錯恢復能力。交錯器60的輸出被輸入到幀格式器56。
幀格式器56采樣包括同步數(shù)據(jù)、報頭數(shù)據(jù)和交錯器60輸出的數(shù)據(jù)流的完整數(shù)據(jù)幀。幀格式器56連接到符號編碼器61。符號編碼器61根據(jù)輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)流產(chǎn)生帶內(nèi)(in-band)I信號和正交Q數(shù)字輸出信號。I和Q信道被輸入到同相濾波器62和正交濾波器63。通過相減裝置64從帶內(nèi)濾波器62的輸出中減去正交濾波器63的輸出。相減裝置的輸出信號由數(shù)字模擬轉換器65進行轉換，它的輸出連接到線路接口66。線路接口66通過雙絞電話線4發(fā)送輸出信號。
圖14a，14b示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3中使用的10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器10的調(diào)制解調(diào)器接收機一方。雙絞線4與模擬前置電路67耦合，所述的前置電路67將數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器10對接到電話線4并放大接收的模擬信號。模擬前置電路67的輸出與模數(shù)轉換器68連接。模數(shù)轉換器68的輸出被輸入到自動增益控制電路69。模數(shù)轉換器68的輸出還耦合到多路復用器70、陷波濾波器71和窄帶干擾檢測器72。陷波濾波器32的輸出被連接到多路復用器70的第二輸入端。窄帶干擾檢測器72檢測1.82MHz范圍中的業(yè)余無線電信號。如果在接收的信號中檢測到業(yè)余無線電波段中的足夠的信號電平，則設置多路復用器70，以切換陷波濾波器71的輸出通過。陷波濾波器71的中心頻率和帶寬被設置成覆蓋業(yè)余無線電波段。多路復用器70的輸出被輸入到同相濾波器73、正交濾波器74和定時控制電路75。經(jīng)過同相濾波器和正交濾波器73，74的同相和正交信號輸出被輸入到自適應均衡器76。自適應均衡器76輸出的同相和正交信號通過限幅器77輸入，所述限幅器77產(chǎn)生反饋信號，以控制自適應均衡器76和定時控制電路75。定時控制電路75輸出信號到壓控晶體振蕩器/鎖相環(huán)路78。鎖相環(huán)路78的輸出輸入到時鐘發(fā)生電路79，它產(chǎn)生調(diào)制解調(diào)器10內(nèi)部使用的時鐘信號。限幅器77的I和Q輸出信號被輸入到符號解碼器80。符號解碼器80根據(jù)I和Q輸入信號從一組點中作出最佳的決定。符號解碼器80輸出表示檢測的符號的數(shù)據(jù)位，并輸入到圖14b所示的幀去格式器81。幀去格式器81耦合到反交錯器82、解碼器83和同步檢測器84。同步檢測器84匹配同步模式并在輸入的數(shù)據(jù)流中搜索多個同步事件。一旦檢測到同步信號，幀去格式器81從幀中讀取報頭數(shù)據(jù)并輸入到解碼器83。解碼器83的輸出被輸入到隨機函數(shù)消除器85。解碼器83和隨機函數(shù)消除器85的輸出被提供給報頭數(shù)據(jù)分析器86。分析報頭數(shù)據(jù)以檢測丟失的幀，執(zhí)行尋址功能等等。
幀去格式器81還向將接收的數(shù)據(jù)恢復順序的反交錯器82輸出數(shù)據(jù)流。反交錯器82的輸出被輸入到解碼器87。解碼器87的輸出被提供給解擾接收的數(shù)據(jù)的隨機函數(shù)消除器88。隨機性消除器88的輸出被輸入到幀F(xiàn)IFO裝置89，它調(diào)節(jié)調(diào)制解調(diào)器10和與調(diào)制解調(diào)器連接的通信裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸速率的差值。幀F(xiàn)IFO裝置89的輸出被輸入到用于輸出接收的數(shù)據(jù)信號的接收接口電路90。與調(diào)制解調(diào)器10連接的數(shù)據(jù)裝置產(chǎn)生的接收時鐘被輸入到接收接口，并為接收數(shù)據(jù)提供時鐘信號。
根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)適配設備3是根據(jù)以太網(wǎng)標準的通信的第二層和第一層之間的擴展裝置。以太網(wǎng)適配設備3使用第二層側的所有以太網(wǎng)工具，例如，COL，CRS，以提高緩沖器和數(shù)據(jù)流的性能。模仿CRS信號和COL信號，以物理模式來仿真標準以太數(shù)據(jù)泵和按照MAC模式仿真以太網(wǎng)媒介控制器。
SMI接口的寄存器內(nèi)容在鏈路上的鏡像能夠讓MAC層和以太網(wǎng)物理層正常工作，而不用注意在一側的以太網(wǎng)媒介訪問控制(MAC)和另一側的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵之間設置的新的電信媒介4。通過在新的電信媒介4上使用特殊的信令協(xié)議，就能夠共享諸如負載平衡、SMI激活、自動協(xié)商、數(shù)據(jù)鏈路和速度雙工模式之類的信息。以太網(wǎng)物理層裝置的自動識別使得能夠使用它自己的速度檢測器。新的電信媒介4也可以同時被使用在其它的應用中。
權利要求
1.一種用于通過電信媒介(4)在標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵(8)和以太網(wǎng)媒介訪問控制器(7)之間傳輸數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)適配設備，包括(a)雙模式媒介獨立接口(9)，它以PHY模式仿真標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵，并以MAC模式仿真以太網(wǎng)媒介訪問控制器，(b)與電信媒介(4)相連接的數(shù)據(jù)泵(10)，和(c)數(shù)據(jù)緩沖器(11)，用于存儲至少一個要在標準數(shù)據(jù)泵(8)和以太網(wǎng)媒介訪問控制器(7)之間傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)分組。
2.根據(jù)權利要求1所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于電信媒介(4)是電話線。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于數(shù)據(jù)泵(10)是10BaseS數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。
4.根據(jù)前面權利要求之一所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于由切換裝置(14)將雙模式媒介獨立接口(9)設置為PHY模式或者MAC模式。
5.根據(jù)前面權利要求之一所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于雙模式媒介獨立接口(9)包括串行管理接口(42，45，47)，它可以通過SMI數(shù)據(jù)線路(43)與以太網(wǎng)媒介訪問控制器或者標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵相連接，用于交換包括SMI消息的SMI數(shù)據(jù)幀，和數(shù)據(jù)流接口(21，23，27，32，35)，它能夠通過數(shù)據(jù)總線與以太網(wǎng)媒介訪問控制器或者標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵相連接，用于交換以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組。
6.根據(jù)前面權利要求之一所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于串行管理接口電路(42，45，47)包括去幀電路(42)，用于去除由SMI數(shù)據(jù)線路(43)提供的SMI數(shù)據(jù)幀的幀；用于解碼SMI消息的解碼器(45)；和一組SMI寄存器(47)。
7.根據(jù)權利要求6所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于SMI寄存器至少包括命令寄存器；狀態(tài)寄存器；標識碼寄存器；協(xié)商公告寄存器；和自動協(xié)商伙伴能力寄存器。
8.根據(jù)前面的權利要求之一所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于串行管理接口(9)被連接到中央處理單元(13)。
9.根據(jù)前面的權利要求之一所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于數(shù)據(jù)流接口電路(21，23，27，32，35)通過控制線路(26)與數(shù)據(jù)緩沖器控制電路(12)相連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于電信媒介(4)是無線通信信道。
11.根據(jù)權利要求1所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于電信媒介(4)是光通信信道。
12.根據(jù)權利要求1到11所述的以太網(wǎng)適配設備，其特征在于鏡像任何一個SMI寄存器的寄存器內(nèi)容。
全文摘要
一種用于通過電信媒介(4)在標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵(8)和以太網(wǎng)媒介訪問控制器(7)之間傳輸數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)適配設備，包括(a)雙模式媒介獨立接口(9)，它以PHY模式仿真標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)泵，并以MAC模式仿真以太網(wǎng)媒介訪問控制器；(b)與電信媒介(4)相連接的數(shù)據(jù)泵；和(c)數(shù)據(jù)緩沖器(11)，用于存儲至少一個要在標準數(shù)據(jù)泵(8)和以太網(wǎng)媒介訪問控制器(7)之間傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)分組。
文檔編號H04L12/56GK1448013SQ01814487
公開日2003年10月8日 申請日期2001年10月15日 優(yōu)先權日2001年1月5日
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