基于VSC7389的16端口10/100/1000Mbps自适应以太网交换机的设计摘要：大型分布式通信设备的各个功能模块可单独完成一定的工作，但各模块之间仍需要进行高速内部通信以使设备协调工作。以3TNet核心设备――大规模汇聚接入路由器（ACR）的内部组网模块为例，介绍了一种基于VSC7389和VSC8538芯片的16端口10/100/1000Mbps自适应以太网交换机的设计。??关键词：大规模汇聚路由器；以太网交换机模块；VSC7389；VSC8538；远程更新??：TP393．1文献标志码：A：1001－3695(2007)08－0316－02ACR的两大基本功能概括为宽带骨干路由组网和提供大规模汇聚接入[1]。在物理实现上，ACR宽带骨干路由组网功能由ACR交换主机（ACR??S）提供的常规外部路由线路接口（简称为线卡）实现；ACR大规模汇聚接入功能由ACR??S提供的外部汇聚线路接口实现。ACR以太网交换机模块应用于ACR??S中。??1以太网交换机模块的整体设计与关键实现??出于对易实现性以及成熟度的考虑，ACR内部通信选择使用TCP/IP协议，整个通信过程的设计参照IEEEStd??802.3―2002标准。它以ACR内部以太网交换机模块作为核心组网部件，配合ATCA机箱的背板与机箱中其他线卡相连组成ACR??S内部通信网，为线卡与主控处理模块之间的数据交换建立通道。??ACR??S使用ATCA标准机箱，为了充分利用其内部较为有限的空间，内部报文分组交换模块和以太网交换机模块设计在同一块电路板上。ACR??S的交换容量是可扩展的，同一个ACR??S中可能会有两个以太网交换机模块并存。综上所述，为保证在交换容量扩展或不扩展情况内部以太网均可正常工作，ATCA机箱的高速背板连接成双星型结构。双星型拓扑如图1所示。??1．1以太网交换机模块的子模块划分与设计??ACR内部以太网交换机模块的主要工作是将进入模块交换端口的以太网数据包发送到其目的端口。根据需要可将以太网交换机模块划分为端口子模块、总线子模块、判决处理子模块。各个子模块功能如下：??a)端口子模块中应包含物理层和MAC层的处理功能，将接收到的以太网电平信号转换为数据包，存入端口子模块自身FIFO。??b)总线子模块读取端口子模块的数据包。如果端口数为??N，每个端口子模块的带宽为M，总线子模块带宽超过N×M时，??判决子模块与端口交换子模块线速交换才能实现，数据包才能无阻塞地被送往判决子模块进行处理。??c)判决处理子模块先读取数据包头中的源MAC地址，判断源MAC地址的线卡连在端口子模块的端口号；然后读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口子模块的MAC地址信息；根据MAC地址通过总线子模块送入相应的端口子模块进行转发。如表中有与该目的MAC地址对应的端口子模块，判决处理子模块把数据包直接复制到该端口子模块的FIFO中；如表中找不到相应的端口子模块，判决处理子模块将数据包广播到所有端口子模块上，通过目的节点的回应在MAC表中添加新的表项。如此循环，维护交换机模块中的MAC表，并通过查找此MAC表进行数据包的转发。各子模块的连接及包的转发流程如图2所示。??根据上文中对以太网交换机模块的分析及性能需求，有多种方案可满足此设计的需求一种方案可将各个子模块以单独的芯片实现；但此方案实现较为繁琐，而且体积、功耗较大，调试不便。设计中选择了一种基于VSC7389交换芯片的以太网交换机模块解决方案。??VSC7389是一款二层交换芯片。它内部包含了16个10/100/1000Mbps自适应端口子模块，总线子模块可支持16×1Gbps，其判决处理子模块可以对16路1000Mbps以太网输入输出实现无阻塞线速交换[5]。VSC7389内嵌入了一块8051CPU，使它除了具有二层交换功能外，还可以实现对VLAN功能、数据包QoS分类的支持[5]。综上，该交换芯片可满足设计的需要。在VSC7389的16个端口子模块中，有8个是SGMII（serial??GMII,ciscosystemspecificationv1.7）口，即不包含物理层部分，无法处理物理层信号，需要给这8个端口子模块配置物理层芯片。根据性能需求，选择了VSC8538物理层芯片。此芯片支持SGMII信号，可提供8个10/100/1000Mbps自适应以太网物理层接口[6]。??VSC7389上电启动时需要对其端口子模块以及物理层芯片的各个端口进行相应的配置。VSC7389内部没有非易失性存储器，需要...