以太网方案简介及软硬件介绍概要

以太网方案简介及软硬件介绍概要
以太网方案简介及软硬件介绍概要

以太网方案简介及软硬件介绍

(以太网模块图)

本公司使用我们所推广的SILICON LABS 公司C8051F023设计出功能强大、性能完善的以太网模块,此以太网方案主要实现串口通讯和以太网通讯之间的转换,其主要应用在门禁楼宇控制,远距离数据采集,工业智能通讯,煤矿井下各种外设挂载转换,以及相关的接口转换通讯。其通讯速度可以实现500KBPS以上,完全满足工业控制内的数据通讯要求。

以下为一个简单的由远程计算机和该模块通讯的示意图。

该232-TCP/IP模块可以挂接在世界上任意的以太网上,只要知道其IP地址,可以在世界上任意角落进行互联。在Internet可以随意的进行控制和访问,进行远距离的控制更是得心应手。

随着网络的逐渐普及,家居安全智能设备也应运而生,232-TCP/IP模块解决了高智能性设备和以太网之接桥接的作用,也可以使用在门禁楼宇控制上,组建局域网。

主要芯片有MAX232(串口的电平转换),24c02(IIC总线的eeprom),373(8位锁存),62256(32K的RAM).其中的24C02也可以不要,可以通过存取网卡芯片(RTL8019)上的93C46来实现,62256为外部32K的Ram,也可以不用,可以用网卡心片上的RAM来代替,但是网卡上的Ram的存取比较复杂,速度会比加62256慢。为了编程的方便,和实现快的传输速度,以及为完成更为复杂的应用,选择使用62256,用

C8051F023单片机和外加62256,可以实现500KBPS以上的传输速度

操作方式Operating Mode:跳线方式Jumperless(不是即插即用Plug and Play)

端口I/O base:0240-25FH

中断Interrupt:2/9

输入输出地址:共32个,地址偏移量为00H--1FH,(对应于240H--25FH,240H 的地址偏移量为0,241H的地址偏移量为1,。。。25FH的地址偏移量为1FH)。

其中00H--0FH共16个地址,为寄存器地址。

10H--17H共8个地址,为DMA地址。

18H--1FH共8个地址,为复位端口。

对于8位的操作方式,上面的地址中只有18个是有用的:

00H--0FH共16个寄存器地址。

10H DMA地址(10H--17H的8个地址是一样的,都可以用来做DMA端口,只要用其中的一个就可以了)

1FH 复位地址。(18H到1FH共8个地址都是复位地址,每个地址的功能都是一样的,只要其中的一个就可以了,但实际上只有18H,1AH,1CH,1EH这几个复位端口是有效的,其他不要使用,有些兼容卡不支持19H,1BH,1DH等奇数地址的复位)

中的第7位RST跟复位有关。

网卡执行正确的复位之后该位为1。在linux或windows的驱动程序中,一般在复位之后检查该标志位以确认是否正确复位,特别是在即插即用的检测过程中。对于用单片机控制网卡来说,可以不检查该标志位,因为如果复位不正常的情况通常是网卡坏了。

寄存器:00H--0FH共16个地址是寄存器地址。寄存器分成4页PAGE0--PAGE3,但NE2000兼容的寄存器只有3页(Page0-Page2),(第四页是RTL8019AS自己定义的,我们不用去管这些寄存器,因为你对第四页的寄存器的操作仅对这个网卡是有效的,

序从main()开始执行:

main()

{

delaymsecond(10);//延时大约1秒,保证电源稳定和网卡自身的上电完成。netcardreset();//复位网卡的子程序

。。。。

}

网卡的复位子程序:

#define reg1f XBYTE[0xdf00] //网卡的复位端口的地址,对应于网卡的地址25FH。

#define uint unsigned int //uint 代表unsigned int ,

#define uchar unsigned char //uchar 代表unsigned char,我比较懒,不愿意多写

sbit reset=p3^4; //单片机的p3.4脚连接到网卡的RSTDRV复位引脚

void netcardreset()

{uint data i;

uchar data temp;

reset=1; //使网卡的RSTDRV引脚变成高电平,网卡是高电平复位的。

for(i=0;i<250;i++);//延时程序,至少需要

reset=0; //使网卡的RSTDRV引脚变成低电平,网卡上电复位完毕

for(i=0;i<250;i++);

temp=reg1f;//读网卡的复位端口

reg1f=temp; //写网卡的复位端口

for(i=0;i<250;i++);

}

上面实际上是网卡复位的两种情况,

reset=1;reset=0相当于冷复位

temp=reg1f;reg1f=temp相当于热复位

对网卡的复位端口的读或写将复位网卡,网卡内部将执行复位过程。读写是随意的,写入任意的数都将复位网卡。

实际上只要使用冷复位就可以了,热复位程序可以不要。热复位主要在电脑里有用,冷复位就像电脑的冷启动,热复位相当于电脑的热启动。

网卡的工作参数进行设置.以使网卡开始工作.

子函数

#define reg00 XBYTE[0xc000] //对应于地址240H 为命令寄存器CR地址

void page(uchar pagenumber)

{ uchar data temp;

temp=reg00;//command register

temp=temp&0x3f;

pagenumber=pagenumber <<6;

temp=temp | pagenumber;

reg00=temp;

}

reg00命令寄存器:CR,command register,地址偏移量00H,为一个字节

PS1和PS0这两个位用来选择寄存器页,PS1 PS0=00时选择寄存器页0,=01时选择寄存器页1, =10时选择寄存器页2,=11时选择寄存器页3.

上面的程序的参数为pagenumber,用来指定第几页。

temp=reg00 ;//读入命令寄存器的值。

temp=temp&0x3f;//将高2位,即PS1,PS0清0

pagenumber=pagenumber<<6;//将低2位移至高端

temp=temp|pagenumber, //写入高2位

reg00=temp; //设置第几页

--RD2,RD1,RD0这3个位代表要执行的功能。

=001 读网卡内存

=010 写网卡内存

=011 发送网卡数据包

=1** 完成或结束DMA的读写操作

---TXP这个位写入1时发送数据包,发完自动清零

---STA,STP这两个位用来启动命令或停止命令

=10 启动命令

=01 停止命令

网卡的初始化子程序

void ne2000init()

{ reg00=0x21; //选择页0的寄存器,网卡停止运行,因为还没有初始化。reg01=0x4c; //寄存器Pstart

reg02=0x80; //Pstop

reg03=0x4c; //BNRY

reg04=0x45; //TPSR

reg0c=0xcc; //RCR

reg0d=0xe0; //TCR

reg0e=0xc8; //DCR 数据配置寄存器 8位数据dma

reg0f=0x00; //IMR disable all interrupt

page(1); //选择页1的寄存器

reg07=0x4d; //CURR

reg08=0x00; //MAR0

reg09=0x41; //MAR1

reg0a=0x00; //MAR2

reg0b=0x80; //MAR3

reg0c=0x00; //MAR4

reg0d=0x00; //MAR5

reg0e=0x00; //MAR6

reg0f=0x00; //MAR7

reg00=0x22;//选择页0寄存器,网卡执行命令。

}

PSTART 接收缓冲区的起始页的地址。

PSTOP 接收缓冲区的结束页地址。(该页不用于接收)

BNRY 指向最后一个已经读取的页(读指针)

CURR 当前的接收结束页地址。(写指针)

--网卡含有16K字节的RAM,地址为0x4000-0x7fff(指的是网卡上的存储地址,而不是ISA总线的地址,是网卡工作用的存储器),每256个字节称为一页,共有64页。页的地址就是地址的高8位,页地址为0x40--0x7f 。这16k的ram 的一部分用来存放接收的数据包,一部分用来存储待发送的数据包。当然也可以给用户使用。(例如把网卡设置成使用8K的ram,另外8K的ram就可以用来给单片机作为存储器,但我没有这样做,原因是操作网卡上的ram比较复杂)

---在我的程序中使用0x40-0x4B为网卡的发送缓冲区,共12页,刚好可以存储2个最大的以太网包。使用0x4c-0x7f为网卡的接收缓冲区,共52页。因此PSTART=0x4c,PSTOP=0x80(0x80为停止页,就是直到0x7f,是接收缓冲区,不包括0x80)刚开始,网卡没有接收到任何数据包,所以,BNRY设置为指向第一个接收缓冲区的页0x4c)

这四个寄存器用于接收的设置。

--CURR是网卡写内存的指针。它指向当前正在写的页的下一页。那么初始化它就应该指向0x4c+1=0x4d 。网卡写完接收缓冲区一页,就将这个页地址加一,

CURR=CURR+1。这是网卡自动加的。当加到最后的空页(这里是0x80,PSTOP)时,将CURR置为接收缓冲区的第一页(这里是0x4c,PSTART),也是网卡自动完成的。当CURR=BNRY时,表示缓冲区全部被存满,数据没有被用户读走,这时网卡将停止往内存写数据,新收到的数据包将被丢弃不要,而不覆盖旧的数据。此时实际上出现了内存溢出。

---而BNRR要由用户来操作。用户从网卡读走一页数据,要将BNRY加一,然后再写到BNRY寄存器。当BNRY加到最后的空页(0x80,PSTOP)时,同样要将BNRY变成第一个接收页(PSTART,0x4c)BNRY=0x4c;

---CURR和BNRY主要用来控制缓冲区的存取过程,保证能顺次写入和读出)。当CURR=BNRY+1(或当BNRY=0x7f ,CURR=0x4c)时,网卡的接收缓冲区里没有数据,表示没有收到数据包。用户通过这个判断知道没有包可以读。当上述条件不成立时,表示接收到新的数据包。然后用户应该读取数据包,直到上述条件成立时,表示所以数据包已经读完,此时停止读取数据包。

--TPSR 为发送页的起始页地址。初始化为指向第一个发送缓冲区的页,0x40。--RCR 接收配置寄存器,设置为使用接收缓冲区,仅接收自己的地址的数据包(以及广播地址数据包)和多点播送地址包,小于64字节的包丢弃(这是协议的规定,设置成接收是用于网络分析),校验错的数据包不接收。

--TCR 发送配置寄存器,启用crc自动生成和自动校验,工作在正常模式。--DCR 数据配置寄存器,设置为使用FIFO缓存,普通模式,8位数据传输模式,字节顺序为高位字节在前,低位字节在后(符合我们的习惯)(如果用16位的单片机,设置成16位的数据总线操作会更快,但80c52是8位总线的单片机)

--IMR 中断屏蔽寄存器,设置成0x00,屏蔽所有的中断。设置成0xff将允许

中断)

--MAR0--MAR8是设置多点播送的参数,这点我也不是很清楚,我从电脑读出来是什么数,我也将这8个寄存器设置成这几个数. 由于我们不使用多点播送,所以不要紧,只要保证网卡能正常工作就可以了。

网卡的物理地址(网卡地址,48位的地址)进行设置。网卡还不知道它应该什么地址的数据包。要对网卡的物理地址进行设置,就必须知道网卡的物理地址是多少。

读取网卡的物理地址的子程序:

union u {uint word; struct{uchar high;uchar low;}bytes;}; //我定义的数据结构,为两个字节的结构 //,可以按照uint(unsigned int)来读取,也可以按照高低字节high和low来读取。

union u mynodeid[3];//存储网卡的物理地址

union u protocal; //临时变量

void readmynodeid()

{uchar data i,temp;

page(0);

reg09=0;//寄存器RSAR1 dma read highaddress=0

reg08=0;//RSAR0 dma read lowaddress=0;

reg0b=0; //RBCR1 read count high

reg0a=12;//RBCR0 count low

reg00=0x0a;//dma read and start

for (i=0;i<6;i++)

{ temp=reg10;//读取一个字节

if (i % 2==0)

{protocal.bytes.high=temp;}

else {protocal.bytes.low=temp;mynodeid[i/2].word=protocal.word;}

temp=reg10;//读取一个重复的字节,这个字节被丢弃

}

}

--网卡除了16k(地址0x4000-0x7FFFF)的接收发送存储RAM之外,还有别的RAM,还有一块大小为256字节的RAM,地址为0x0000-0x00FF,这部分RAM是eeprom 93C46的影像存储(不完全一样),存储的内容的一部分跟93C46存储的是一样的。网卡在上电的时候将93C46的一部分内容读到这256字节的RAM 里。

存储是WORD类型,其中地址:

0x0000-0x000b共12个字节是网卡的物理地址。(网卡的物理地址是6个字节的,为什么要用12字节?因为这12字节是重复存储的。例如网卡物理地址

0x52544CC118CF,存储在0x0000-0x000b里是这样的:

525254544C4C C1C11818CF CF

可以看到单和双的地址存储的是一样的。0x000b后面的地址存储的是生产厂商的代码和产品标识代码,也是单双地址重复存储,这里就不说了。

这个程序又用到4个新的寄存器:RSAR1 RSAR0 RBCR1 RBCR0

这4个寄存器是专门用于读取网卡上面的ram的。

RSAR1 网卡上的RAM的起始地址高8位

RSAR0 网卡上的RAM的起始地址低8位

--程序中的reg09,reg08都设成0,所以是从网卡上的0x0000地址开始读。RBCR1 要读取的字节数的计数(高8位)

RBCR0 要读取的字节数的计数(低8位)

--程序中的reg0b=0,reg0a=12,所以要读取12个字节。

reg00=0x0a 的意思是进行DMA的内存读取操作。

--结果将网卡地址存储在mynodeid[3](共6个字节)里。

}

以下程序是设置网卡的地址,只有符合这个地址的数据包才接收.

void writemynodeid()

{ page(1);

reg01=mynodeid[0].bytes.high; //PAR0

reg02=mynodeid[0].bytes.low; //PAR1

reg03=mynodeid[1].bytes.high; //PAR2

reg04=mynodeid[1].bytes.low; //PAR3

reg05=mynodeid[2].bytes.high; //PAR4

reg06=mynodeid[2].bytes.low; //PAR5

}

又用到几个新的寄存器,是页1的几个寄存器:

PAR0,PAR1, PAR2, PAR3,PAR4,PAR5

这几个寄存器是网卡的工作时候用的地址,只有符合这个地址的数据包才接收,这个地址是可以设置为其他的值,不一定设置为网卡的物理地址,为了不跟别的网卡地址冲突,最好设置为网卡的地址,(如果用户需要设置为其他的值,也是可以的).

以太网的地址为48位,由ieee统一分配给网卡制造商,每个网卡的地址都必须是全球唯一的。共6个字节的长度

以太网地址的第32位是组播地址的标志位:

共6个字节,其中前面3个字节(除了第32位),组成制造厂商的标识,每个制造厂商的前3个字节是不同的,如果两个网卡的前面3个字节是一样的,那么这个卡是同一个公司制造的。同时通过该3个字节就可以反过来知道这个卡是哪个厂制造的。后面3个字节为系列号,由制造厂商给自己生产的网卡分配一个号码,不同网卡的号码必须不同,网卡地址的制造厂商的3个字节的标识中,例如上面的08:00:09 ,080009 是惠普公司的标识,表示这个卡是惠普公司制造的。3个字节的第一个字节,必须为偶数,上面的08是一个偶数,是因为第32位,就是第一个字节的最低位是组播标识,必须为0。

以下

X0:XX:XX:XX:XX:XX

X2:XX:XX:XX:XX:XX

X4:XX:XX:XX:XX:XX

X6:XX:XX:XX:XX:XX

X8:XX:XX:XX:XX:XX

X A:XX:XX:XX:XX:XX

X C:XX:XX:XX:XX:XX

X E:XX:XX:XX:XX:XX

为合法的以太网网卡地址。上面的X代表0-F中的任一个。如果你不是购买网卡,而是自己购买芯片制造,那么地址怎么办?可以自己使用一个还没有被ieee 分配的厂商编号就可以了。就算是使用已经分配的厂商编号也没有不可,只要你能保证在你使用的局域网内,任何两个网卡的地址不一样就可以了。

地址FF:FF:FF:FF:FF:FF为广播地址,只能用在目的地址段,不能作为源地址段。目的地址为广播地址的数据包,可以被一个局域网内的所有网卡接收到。

地址

X1:XX:XX:XX:XX:XX

X3:XX:XX:XX:XX:XX

X5:XX:XX:XX:XX:XX

X7:XX:XX:XX:XX:XX

X9:XX:XX:XX:XX:XX

X B:XX:XX:XX:XX:XX

X D:XX:XX:XX:XX:XX

X F:XX:XX:XX:XX:XX

为组播地址,只能作为目的地址,不能作为源地址。组播地址可以被支持该组播地址的一组网卡接收到。组播地址主要用在视频广播,远程唤醒(通过发一个特殊的数据包使网卡产生一个中断信号,启动电脑),游戏(多个人在局域网里联机打游戏)里等。

以下是一些具体的组播地址:

地址范围

01:00:5E:00:00:00---01:00:5E:7F:FF:FF 用于ip地址的组播

其他组播地址跟tcp/ip无关,不做介绍。

网卡可以接收以下3种地址的数据包:

第一种目的地址跟自己的网卡地址是一样的数据包

第二种目的地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF广播地址的数据包

第三种目的地址为跟自己的组播地址范围相同的数据包

那么在以太网的应用当中,如果你希望你的数据包只发给一个网卡,目的地址用对方的网卡地址

如果你想把数据包发给所有的网卡,目的地址用广播地址

如果你想把数据包发给一组网卡,目的地址用组播地址。

对93c46读或写要用到两个寄存器,一个是RTL8019AS的命令寄存器CR,一个是第3页的9346CR寄存器.

先向CR写入0xE2选择第3页的寄存器,然后就可以通过存取9346CR来进行93c46的读或者写了.

读93C46的程序:

1.移位输出8位数据的子程序:

reg01即9346CR

reg00为CR

对93C46读或者写必须使EEM1=1 EEM0=0.

EECS控制93C46的CS脚, RTL8019AS的输出,93C46的输入. EESK控制93c46的SK脚, RTL8019AS的输出,93C46的输入.

EEDI控制93c46的DI脚, RTL8019AS的输出,93C46的输入. EEDO是93c46的DO脚的状态,为RTL8019AS的输入,93C46的输出.

注解:

address为地址,为0---63,字地址,而不是字节地址.

字节地址:00 ,01 用字地址为0

字节地址:02,03 用字地址为1

....

最后一句reg01=0x00,表示向9346CR写入0,退出93C46的读写. 这句不能忽略返回值为16位的uint(unsigned int).返回值中的高字节为位0--7,低字节为8-15,注意跟单片机的相反.

操作命令为上面的Instution Set里的read.

时序为上面的Read Timing.

注解:

写程序中,address为地址0---63,value为16位(两个字节),必须一次性写入2个字节.

wait for write finish里的for循环是为了不至于程序死锁,比如出错时,可能引起93c46一直处于忙的状态.

这样最多执行查询1万次就退出.这是用户必须注意的,当你编写类似的程序,比如IIC总线的写操作,也要这样做,否则你的单片机可能死在那里.

93C46写入一次的时间为1毫秒左右,最大不超过10毫秒.

93C46允许最大的sk时钟为2Mhz,因为单片机的总线速度不超过2Mhz ,所以每两条指令之间不用插入延时.如果你用比较快的cpu,比如AVR或DSP,可能要插入延时.

reg01=0x00,表示向9346CR写入0,每完成一个93C46的命令,都以它结束.这句不能忽略

写需要执行3个93c46命令:

1.EWEN command写使能

2.WRITE command写数据

3.EWDS command禁止写

软件设计

对网卡的编程就是对网络接口控制器(NIC)RTL8019AS中各种寄存器进行编程控制,从而完成数据分组的正确发送和接收。所有程序采用Franclin C51语言编制,。

主程序

主程序可分为网络通讯和串行通讯两部分。网络通讯过程又可分为网卡初始化、发送控制和接收控制等三部分。主程序框图如图2所示。

网卡初始化过程

对网卡的初始化就是对相关寄存器进行初始化。这些寄存器包括CR、DCR、RBCR、PSTART、PSTOP、ISR、IMR、PAR0-PAR5、MAR0-MAR5、CURR、TCR和RCR等。初始化过程如下:

(1)CR=0x21:选择页0寄存器,将NIC处于离线状态;

(2)DCR=0x88:8位内存访问,正常工作方式;

(3)RBCR0=0,RBCR1=0:远程DMA操作时传递字节数清零;

(4)RCR=0xc0:接收到的帧存入缓冲环;

(5)TCR=0xe2:环路测试状态;

(6)PSTART=0x4c,PSTOP=0x80:构造缓冲环;

(7)ISR=0xff:中断寄存器清零;

(8)IMR=0x00:屏蔽所有的中断;

(9)CR=0x61:选择页1;

(10)设置网卡地址PAR0-PAR5;

(11)设置多址寄存器MAR0-MAR5;

(12)CURR=0x4d:初始化当前页寄存器;

(13)CR=0x22:选择页1,正常工作状态;

(14)TCR=0XE0:发送器正常工作状态;

发送控制过程

在网络中,帧传输的过程就是发送方将待发送的数据按帧格式要求封装成帧,然后通过网卡发送到网络的传输线上。发送程序框图如图3所示。

接收控制过程

帧的接收过程分为两步:第一步由本地DMA将帧存入接收缓冲环中;第二步由远程

DMA将接收缓冲环中的帧读入内存。即将网络上的数据帧接收并缓存在网卡的接收缓冲环中,然后由主机程序将缓存在缓冲环中的帧读走并存入内存中。

帧的接收工作由网卡自动完成,只需对与相关的寄存器如PSTART、PSTOP、CURR 和BNRY进行适当的初始化即可。

帧读入较帧接收要复杂一些。首先必须初始化相应的寄存器RSAR、RBCR,然后再启动远程DMA读操作和主机程序的读端口操作。

以下是接收数据帧的子程序,为了获得数据长度,我们先读入18个字节的数据,然后根据有效数据的长度将帧完整读入。为了启动远程DMA读操作,应该令CR=0AH,远程DMA将从接收缓冲环的DMA地址处读入1字节并送往I/O数据端口,由主机程序读入内存。这一过程将一直持续到RBCR寄存器为0。

串口通讯子程序

为实现数据文件的串口传输编制了一个串口通讯协议,该协议由引导帧、长度帧、数据帧和确认帧等组成。其中引导帧是用于同步每一包数据的引导头,长度帧是这一包数据的

总长度,数据帧是其中的数据信息,确认帧是接收方对发送方的回应。每帧数据由16个字节组成,每帧的第14个字节为标志位,第15字节为校验位。标志位中有2位帧标志位,3位序号位;校验采用和校验,只计算0-13字节,溢出值舍去。在发送方有数据发送时,先检测线路是否空闲,如线路空闲则向接收方发送“请求发送数据”命令帧。接收机收到后,如准备就绪,则回送“可以发送”的确认命令。发送方得到确认后开始发送数据。接收方对收到的每一帧数据进行和校验,校验正确发送“和校验正确”命令,发送方发送下一帧;否则发送“重发”命令,发送方重发此帧。协议中还具有等待超时处理、帧不同步处理和线路冲突检测功能。

单片机或微控制器(MCU)(也称为嵌入式系统)已经在各个领域得到了广泛的应用。目前绝大多数系统都是以MCU为核心,与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。以太网是当今最受欢迎的局域网之一,现已成为社会重要的基础信息设施之一, 是信息流通的重要渠道,如果嵌入式系统能够连接到Internet上面,则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。

将嵌入式系统与Internet相连的主要困难在于:Internet上面的各种通信协议对于存储器、运算速度等的要求比较高,而嵌入式系统中除部分32位处理器以外,大量存在的是8位和16位MCU,支持TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源,从而影响本来的功能或根本不可能实现。

串行通讯

串行通讯在通讯领域被广泛应用。标准的RS232接口已成为计算机、计算机外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。在我国工业总线的应用中,RS-485、RS-422使用最为普遍

在串行接口连接中,按连接方式可分为面向连接和无连接。无连接原理比较简单,通讯双方无握手过程。一方如有数据需要发送,则立即通过串行接口发送出去,另一方被动接受。该方式能够达到较高的通讯速率,但不能保证数据传输的可靠性,只用于一些对数据可靠性要求不高的场合,如语音、图像等。而面向通讯过程则不同,在甲方有数据发送请求时,则向乙方发送“请求发送数据”命令。乙方收到后,如准备就绪,则回送确认信息。甲方得到乙方的确认后方可发送数据。在大多数情况下,乙方要对收到的数据进行校验,校验正确发送“通讯终止”命令,否则可发送“重发”命令。面向连接的串行通讯过程实践起来通常要复杂得多,通常用于数据文件的传输。

以太网的物理传输帧

标准IEEE802.3帧结构有七部分组成,如表1所示。其中除了数据域的长度不固定外,其他的长度都是固定不变的。在发送数据时,帧头、起始位和校验位都是网卡自动添加的;

在接收数据时,帧头和起始位将被网卡自动跳过,即网卡一旦检测到有效帧头和帧起始位,就认为有效数据开始,并将有效数据存入接收缓冲环。

以太网卡

RTL8019AS网卡是8/16位ISA总线的网卡,遵循的标准与协议为IEEE802.3。按功能可将其划分为接收功能模块、CRC产生模块、发送功能模块、地址识别模块、FIFO控制模块、协议逻辑阵列模块以及DMA和缓冲控制模块等部分。对网卡进行编程就可以实现局域网内任意站点之间的通信而不需要网络操作系统的支持。

熟悉网卡接口电路是实现对网卡编程的首要条件。网卡接口电路可分为两部分,一是与计算机ISA总线相连,包括数据总线读写、地址总线驱动、中断控制信号的产生、存储器读写信号以及I/O端口读写信号的引入等;二是对网卡内部的操作,包括对缓冲RAM的读写、对RTL8019AS的控制、读站地址PROM以及读自举ROM等。ISA总线共有98个信号,但通过对网卡工作原理的分析,我们可以将接口信号线减至最少。

3.万兆以太网规范

万兆以太网规范 从前面的介绍可以得出,就目前来说,万兆以太网标准和规范都比较繁多,在标准方面,有2002年的IEEE ,2004年的IEEE ,2006年的IEEE 、IEEE 和2007年的IEEE ;在规范方面,总共有10多个(是一比较庞大的家族,比千兆以太网的9个又多了许多)。在这10多个规范中,可以分为三类:一是基于光纤的局域网万兆以太网规范,二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范,三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。下面分别予以介绍。 1.基于光纤的局域网万兆以太网规范 就目前来说,用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有:10GBase-SR、 10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个规范。 10GBase-SR 10GBase-SR中的"SR"代表"短距离"(short range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B的短波(波长为850nm)多模光纤(MMF),有效传输距离为2~300m,要支持300m传输需要采用经过优化的50μm线径OM3(Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50μm光纤称为OM2光纤,而线径为μm的光纤称为OM1光纤)。 10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。 10GBase-LR 10GBase-LR中的"LR"代表"长距离"(Long Range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B的长波(1310nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2m到10km,事实上最高可达到25km。 10GBase-LR的光纤模块比下面将要介绍的10GBase-LX4光纤模块更便宜。 10GBase-LRM 10GBase-LRM中的"LRM"代表"长度延伸多点模式"(Long Reach Multimode),对应的标准为2006年发布的IEEE 。在1990年以前安装的FDDI m多模光纤的FDDI 网络和100Base-FX网络中的有效传输距离为220m,而在OM3光纤中可达260m,在连接长度方面,不如以前的10GBase-LX4规范,但是它的光纤模块比10GBase-LX4规范光纤模块具有更低的成本和更低的电源消耗。 10GBase-ER

OptiX OSN1500以太网功能介绍

OptiX OSN1500以太网功能介绍 OptiX OSN1500提供N1EFS4、N1EFS0、N2EFS0、N1EGS2、N2EGS2、N1EGT2、N1EMS4、N1EGS4、N3EGS4和R1EFT4等以太网单板,实现不同的以太网业务需求。 各单板提供的以太网功能如表1、表2、表3和表4所示。 表1 EFS4、EFS0板功能列表 特性单板 N1EFS4 EFS4 EFS0 FS0 FS0 接口4×FE 4×FE 8×FE 8×FE 8×FE 接口类型10Base-T, 100Base-TX 0Base-T, 100Base-TX 0Base-T, 100Base-TX, 100Base-FX 0Base-T, 100Base-TX, 100Base-FX 0Base-T, 100Base-TX, 100Base-FX 配合的出线板需出线板需出线板1ETF8、N1EFF8 1ETS8(配合TSB8 实现1:1 TPS)、 N1ETF8、N1EFF8 1ETS8(配合TSB8实现1:1 TPS)、N1ETF8、N1EFF8 业务帧格式hernet II、IEEE 802.3、IEEE 802.1 q/p ernet II、IEEE 802.3、IEEE 802.1 q/p rnet II、IEEE 802.3、IEEE 802.1 q/p et II、IEEE 802.3、IEEE 802.1 q/p et II、IEEE 802.3、IEEE 802.1 q/p JUMBO帧支持9600字节支持9600字节支持9600字节支持9600字节支持9600字节上行带宽 4 VC-4 8 VC-4 4 VC-4 8 VC-4 8 VC-4 映射方式VC-12、VC-3、 VC-12-xv(x≤ 63)、VC-3-xv(x ≤12)VC-12、VC-3、 VC-12-xv(x≤ 63)、VC-3-xv(x ≤12) VC-12、VC-3、 VC-12-xv(x≤ 63)、VC-3-xv(x ≤12) VC-12、VC-3、 VC-12-xv(x≤ 63)、VC-3-xv(x ≤12) VC-12、VC-3、 VC-12-xv(x≤ 63)、VC-3-xv(x ≤12)

工业以太网与现场总线的优缺点 整理

工业以太网与现场总线的优缺点 1 引言 用于办公室和商业的以太网伴随着现场总线大战硝烟已悄悄地进入了控制领域,近年来以太网更是走向前台,发展迅速,颇引人注目。究其原因,主要由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展,其中通信已成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面,Intranet/Internet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,而目前的现场总线尚不能满足这些要求。 现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命,但多种现场总线互不兼容,不同公司的控制器之间不能实现高速的实时数据传输,信息网络存在协议上的鸿沟,导致“自动化孤岛”现象的出现,促使人们开始寻求新的出路并关注到以太网。同时现场总线的传输速率也远远不如工业以太网传输速率快。 2 以太网与工业以太网 2.1 什么是以太网与工业以太网 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆型号为10 Base T。以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性好。 普通以太网应用到工业控制系统,这种网络叫工业以太网。 2.2 以太网具有的优点 (1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mbps),能提供足够的带宽; (2)由于具有相同的通信协议,Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界; (3)能在同一总线上运行不同的传输协议,从而能建立企业的公共网络平台或基础构架;

工业以太网专业术语

工业以太网专业术语 一、拓扑结构 拓扑是网络中电缆的布置。众所周知,EIA-485或CAN 采用总线型拓扑。但在工业以太网中,由于普遍使用集线器或交换机,拓扑结构为星型或分散星型。 二、接线 工业以太网专题">工业以太网使用的电缆有屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP)、多模或单模光缆。10Mbps 的速率对双绞线没有过高的要求,而在100Mbps 速率下,推荐使用五类或超五类线。 光纤链接时需要一对,常用的多模光纤波长为62.5/125μm 或50/125μm。与多模光纤的内芯相比,单模光纤的内芯很细,只有10μm 左右。通常,10Mbps 使用多模光纤,100Mbps下,单模、多模光纤都适用。 三、接头和连接 双绞线接头中RJ-45 较常见,共两对线,一对用于发送,另一对用于接收。在媒介相关接口(MDI)的定义中,这四个信号分别标识为RD+,RD-,TD+,TD-。 一条通信链路由DTE(数据终端设备,如工作站)和DCE(数据通讯设备,如中继器或交换机)组成。集线器端口标识为MDI-X 端口表明DTE 和DCE 可以使用直通电缆相连。假如是两个DTE或两个DCE相连?可以采用电缆交叉的方法或直接利用集线器提供的上连端口(电缆不要交叉)。 光纤接头有两种,ST 接头用于10Mbps 或100Mbps;SC接头专用于100Mbps。单模纤通常使用SC接头。DTE 与DCE 之间的连接只需依照端口的TX、RX 标识即可。 四、工业以太网与普通商用以太网产品 什么是工业以太网?技术上,它与IEEE802.3 兼容,但设计和包装兼顾工业和商业应用的要求。工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网芯片和媒介,兼顾考虑工业现场的特殊要求。首先考虑的是高温、潮湿、震动。第二看是否能方便地安装在工业现场控制柜内。第三是电源要求。许多控制柜内提供的电源都是低压交流或直流。墙装式电源装置有时不能适应。电磁兼容性(EMC)的要求随工业环境对EMI(工业抗干扰)和ESD (工业抗震)要求的不同而变化。现场的安全标准与办公室的完全不同。有时需要的是恶劣环境的额定值。工厂里采用的可能是工业控制柜标准而楼宇系统采用的往往是烟雾标准。显然低价的商用以太网集线器和交换机无法达到这些要求。 五、速度和距离 讨论共享型以太网的距离,不能忽略碰撞域(Collision Domain)的概念。 共享型以太网或半双工以太网的媒体访问是由载波侦听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)确定的。在半双工的通讯方式下,发送和接收不能同时进行,否则数据会发生碰撞。站点发送前,首先要看是否有空闲的信道。发送时,站点还会在一段时间内收听,确保在这一时间内没有其它站点在进行同步传送,最终本站发送成功。反之,发生碰撞,

万兆技术及万兆网络设计

万兆技术及万兆网络设 计 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

万兆技术及万兆网络设计 摘要:本文主要参考了万兆技术的发展,万兆技术的优势和应用特点,分析了万兆技术在校园网网络建设中的需求,阐述了构建万兆园区网的主要架构,并描述和万兆网络布线相关的经验。 关键词:万兆万兆网络 一、万兆技术的出现 目前应用最为广泛的以太网技术最早出现于1973年,当初的速率只有3M,后来陆续出现了10M、100M、1000M、10G的以太网技术,在30多年的时间里,以太网技术得到了飞速的发展,增长了3千多倍,推动了各行业信息化的突飞猛进。 2002年6月份,万兆以太网技术基于光纤传输的第一个标准IEEE 获得了通过。这个统一的标准,使用户在选择时不必再担心厂商之间的产品不能兼容的问题,大大规范了产商之间的竞争。其最终对万兆以太网技术发展的促进意义,是显而易见的。目前,包括锐捷网络、Cisco、华为3Com等公司在内的多家厂商已推出多款万兆以太网交换机产品,成就了今天以太网技术的全新局面。万兆以太网采用了以太网媒体访问控制(MAC)协议、以太网帧格式,保留以太网的最大帧长和最小帧长。万兆以太网是以太网在速度和距离方面的进化,定义了广域网和局域网两种物理层,是一种只采用全双工的技术。 二、万兆以太网的技术特色和应用特征 1、从技术角度分析,万兆以太网具有以下特色: 首先,万兆以太网相对于以往代表最高适用度的千兆以太网拥有着绝对的优势和特点。其技术特色首先表现在物理层面上。万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术,

其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理层)一致,它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层的连接,MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。 其次,万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术,因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。在升级到万兆以太网解决方案时,用户不必担心既有的程序或服务是否会受到影响,升级的风险非常低,同时在未来升级到100G都将是很明显的优势。 第三,万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10GB)和更远的传输距离(最长传输距离可达80公里)。 第四、在企业网中采用万兆以太网可以最好地连接企业网骨干路由器,这样大大简化了网络拓扑结构,提高网络性能。 第五、万兆以太网技术提供了更多的更新功能,大大提升QoS,具有相当的革命性,因此,能更好的满足网络安全、服务质量、链路保护等多个方面需求。 最后,随着网络应用的深入,WAN/MAN与LAN融和已经成为大势所趋,各自的应用领域也将获得新的突破,而万兆以太网技术让工业界找到了一条能够同时提高以太网的速度、可操作距离和连通性的途径,万兆以太网技术的应用必将为三网发展与融和提供新的动力。 2、万兆以太网还有十分明显的应用特征: 1、万兆以太网结构简单、管理方便、价格低廉。由于没有采用访问优先控制技术,简化了访问控制的算法,从而简化了网络的管理,并降低了部署的成本,因而得到了广泛的应用。

工业以太网的意义和应用分析

以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展,在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂,工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势,用数字通信代替传统的模拟信号传输,大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等,降低了系统的硬件成本,被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现,对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用,但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷,以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等,无法达到全开放的要求,因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展,以太网己成为事实上的工业标准,TCP/IP 的简单实用已为广大用户所接受,基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域,而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟,连接电缆和接口设备价格较低,带宽也在飞速增加,特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现,使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。 Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准,最早由Xerox开发,后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展,成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构,传输速率为10Mb/s,100 Mb/s,1000 Mb/s或是更高,传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等,网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式,工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中,Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层,作为一个完整的通信系统,它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后,Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议,TCP用来保证传输的可靠性,IP则用来确定信息传递路线。 Ethernet的介质访问控制层协议采用CSMA/CD,其工作原理如下:某节点要

工业以太网简介

工业以太网简介: 工业以太网就是基于IEEE 802、3 (Ethernet)得强大得区域与单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新得多媒体世界得途径。 企业内部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet) 提供得广泛应用不但已经进入今天得办公室领域,而且还可以应用于生产与过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工与自适应得100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802、3u 得标准)也已成功运行多年。采用何种性能得以太网取决于用户得需要。通用得兼容性允许用户无缝升级到新技术。 为用户带来得利益 :市场占有率高达80%,以太网毫无疑问就是当今LAN(局域网)领域中首屈一指得网络。以太网优越得性能,为您得应用带来巨大得利益: 通过简单得连接方式快速装配。 通过不断得开发提供了持续得兼容性,因而保证了投资得安全。 通过交换技术提供实际上没有限制得通讯性能。 各种各样联网应用,例如办公室环境与生产应用环境得联网。 通过接入WAN(广域网)可实现公司之间得通讯,例如,ISDN 或Internet 得接入。 SIMATIC NET基于经过现场应用验证得技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点,遍布世界各地,用于严酷得工业环境,包括有高强度电磁干扰得区域。 工业以太网络得构成 :一个典型得工业以太网络环境,有以下三类网络器件: ◆网络部件 连接部件: ?FC 快速连接插座 ?ELS(工业以太网电气交换机) ?ESM(工业以太网电气交换机) ?SM(工业以太网光纤交换机) ?MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块) 通信介质:普通双绞线,工业屏蔽双绞线与光纤 ◆ SIMATIC PLC控制器上得工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工 业以太网。 ◆ PG/PC 上得工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。 工业以太网重要性能:为了应用于严酷得工业环境,确保工业应用得安全可靠,SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要得性能: ?工业以太网技术上与IEEE802、3/802、3u兼容,使用ISO与TCP/IP 通讯协议?10/100M 自适应传输速率 ?冗余24VDC 供电 ?简单得机柜导轨安装 ?方便得构成星型、线型与环型拓扑结构 ?高速冗余得安全网络,最大网络重构时间为0、3 秒 ?用于严酷环境得网络元件,通过EMC 测试 ?通过带有RJ45 技术、工业级得Sub-D 连接技术与安装专用屏蔽电缆得Fast Connect连接技术,确保现场电缆安装工作得快速进行 ?简单高效得信号装置不断地监视网络元件 ?符合SNMP(简单得网络管理协议) ?可使用基于web 得网络管理 ?使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络。 工业以太网冗余原理

组建简单以太网要点

-------------学院 课程设计III课程设计设计说明书 组建简单以太网 学生姓名 学号 班级网络1202 成绩 指导教师 数学与计算机科学学院 2015年 3月 7 日

课程设计任务书 2014—2015学年第二学期 课程设计名称:课程设计III课程设计 课程设计题目:组建简单以太网 完成期限:自2015 年 3 月 5 日至2015 年 3 月13 日共 2 周 设计内容: 在Cisco Packet Tracer中构建一个局域网(有计算机、交换机和集线器构成),并且对每台计算机的IP地址和子网掩码进行配置,让局域网中的每台计算机可以相互通信 认识简单的网络拓扑结构;掌握组建以太网的技术与方法:网卡、安装配置、连通性测试等。 指导教师:教研室负责人: 课程设计评阅

摘要 本次课程设计是通过PacketTracer软件组建一个简单的以太网,并采用PacketTracer软件作为网络模拟开发环境实现该以太网,测试其连通性,采用计算机网络原理进行配置和连接,使本以太网具有基本的连接、通信功能,由此对网络结构有所掌握和学习。 关键词:计算机;以太网;PacketTracer

目录 1 课题描述 (1) 2 原理介绍 (2) 2.1 实验目的及要求 (2) 2.2网络设备概述 (2) 2.2 以太网介绍 (3) 3 以太网设计与实现 (5) 3.1网络的设计 (5) 3.2 PC机的IP设置 (5) 4测试及分析 (7) 4.1测试连通性 (7) 4.2分析注意事项 (10) 5 总结 (11) 参考文献 (12)

1 课题描述 本次课程设计是通过认识简单的网络拓扑结构;掌握组建以太网的技术与设计方法;并且基本了解网卡的安装、配置驱动程序、配置TCP/IP协议、连通性测试等操作,对计算机网络原理有实践性认识,提高对实际网络问题的分析解决能力。 开发工具:PacketTracer

万兆以太网规范

百度文库-让每个人平等地提升自我 10GBase-ER 5.5.1万兆以太网规范 5.5.1万兆以太网规范 从前面的介绍可以得出,就目前来说,万兆以太网标准和规范都比较繁多,在标准方面,有2002 年的IEEE ,2004 年的IEEE ,2006 年的IEEE、IEEE 和2007 年的IEEE ;在规范方面,总共有10多个(是一比较庞大的家族,比千兆以太网的9个又多了许多)。在这 10多个规范中,可以分为三类:一是基于光纤的局域网万兆以太网规范,二是基于双绞线 (或铜线)的局域网万兆以太网规范,三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。下面分别予 以介绍。 1 ?基于光纤的局域网万兆以太网规范 就目前来说,用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有:10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR 和10GBase-LX4 这六个规范。 10GBase-SR 10GBase-SR中的"SR"代表”短距离”(short range)的意思,该规范支持编码方式为 64B/66B的短波(波长为850nm)多模光纤(MMF ),有效传输距离为2?300m,要支持300m 传输需要采用经过优化的50艸线径0M3 (Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50 ^m光纤称为OM2光纤,而线径为叩的光纤称为OM1光纤)。 10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。 10GBase-LR 10GBase-LR中的"LR"代表"长距离”(Long Range)的意思,该规范支持编码方式为 64B/66B的长波(1310nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2m到10km,事实上最高可达到25km。 10GBase-LR的光纤模块比下面将要介绍的10GBase-LX4光纤模块更便宜。 10GBase-LRM 10GBase-LRM中的"LRM"代表"长度延伸多点模式"(Long Reach Multimode ),对应的标准为2006年发布的IEEE。在1990年以前安装的FDDI ?m多模光纤的FDDI网络和100Base-FX网络中的有效传输距离为220m,而在OM3光纤中可达260m,在连接长度方面,不如以前的10GBase-LX4规范,但是它的光纤模块比10GBase-LX4规范光纤模块具有更低的成本和更低的电源消耗。

工业以太网技术全面解析

工业以太网技术全面解析 高性能、工厂设备和IT系统集成,以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。在实时工业以太网中,EPA、EtherCAT、RTEX、Ethernet Powerlink、PROFINET、Ethernet/IP、SERCOS III是主要的竞争者。下面对它们进行简单比较。Ethernet/IP Ethernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODV A( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。 实现实时性的方法 Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。 Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术,在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。UDP是一种非面向连接的协议,它能够工作在单播和多播的方式,只提供设备间发送数据报的能力。对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据,使用UDP/IP协议来发送。而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。这样数据源只需一次性地把数据传到网上,其它节点有选择地接收数据,这样提高了通信的效率。 Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议,且独立于物理层及数据链路层,这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。另外,为了获得更好的时钟同步性能,2003年ODV A将 IEEE 15888引入Ethernet/IP,并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。 EPA EPA是在“863”计划的支持下,由浙江大学、清华大学、浙江中控技术公司、大连理工大学、中科院自动化所等单位联合制定,是用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。

万兆以太网规范

5.5.1 万兆以太网规范 5.5.1 万兆以太网规范 从前面的介绍可以得出,就目前来说,万兆以太网标准和规范都比较繁多,在标准方面,有2002年的IEEE 802.3ae,2004年的IEEE 802.3ak,2006年的IEEE 802.3an、IEEE 802.3aq 和2007年的IEEE 802.3ap;在规范方面,总共有10多个(是一比较庞大的家族,比千兆以太网的9个又多了许多)。在这10多个规范中,可以分为三类:一是基于光纤的局域网万兆以太网规范,二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范,三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。下面分别予以介绍。 1.基于光纤的局域网万兆以太网规范 就目前来说,用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有:10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个规范。 10GBase-SR 10GBase-SR中的"SR"代表"短距离"(short range)的意思,该规范支持编码方式为 64B/66B的短波(波长为850nm)多模光纤(MMF),有效传输距离为2~300m,要支持300m传输需要采用经过优化的50μm线径OM3(Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50μm光纤称为OM2光纤,而线径为62.5μm的光纤称为OM1光纤)。 10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。 10GBase-LR 10GBase-LR中的"LR"代表"长距离"(Long Range)的意思,该规范支持编码方式为 64B/66B的长波(1310nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2m到10km,事实上最高可达到25km。 10GBase-LR的光纤模块比下面将要介绍的10GBase-LX4光纤模块更便宜。 10GBase-LRM 10GBase-LRM中的"LRM"代表"长度延伸多点模式"(Long Reach Multimode),对应的标准为2006年发布的IEEE 802.3aq。在1990年以前安装的FDDI 62.5?m多模光纤的FDDI 网络和100Base-FX网络中的有效传输距离为220m,而在OM3光纤中可达260m,在连接长度方面,不如以前的10GBase-LX4规范,但是它的光纤模块比10GBase-LX4规范光纤模块具有更低的成本和更低的电源消耗。 10GBase-ER

以太网概念

以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的 一个。人们通常认为以太网发明于1973年,当年罗伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)给他PARC的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。在1976年,梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网:局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。 1979年,梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐,成立了3Com公司。3com对迪吉多, 英特尔, 和施乐进行游说,希望与他们一起将以太网标准化、规范化。这个通用的以太网标准于1980年9月30日出台。当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和ARCNET,在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。而在此过程中,3Com也成了一个国际化的大公司。 梅特卡夫曾经开玩笑说,Jerry Saltzer为3Com的成功作出了贡献。Saltzer在一篇与他人合著的很有影响力的论文中指出,在理论上令牌环网要比以太网优越。受到此结论的影响,很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置,这样3Com才有机会从销售以太网网卡大赚。这种情况也导致了另一种说法“以太网不适合在理论中研究,只适合在实际中应用”。也许只是句玩笑话,但这说明了这样一个技术观点:通常情况下,网络中实际的数据流特性与人们在局域网普及之前的估计不同,而正是因为以太网简单的结构才使局域网得以普及。梅特卡夫和Saltz er曾经在麻省理工学院MAC项目(Project MAC)的同一层楼里工作,当时他正在做自己的哈佛大学毕业论文,在此期间奠定了以太网技术的理论基础。 它不是一种具体的网络,是一种技术规范。 该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性最好。 [编辑本段] 以太网的分类和发展 一、标准以太网 开始以太网只有10Mbps的吞吐量,使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)的访问控制方法,这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接,并且在I EEE 802.3标准中,为不同的传输介质制定了不同的物理层标准,在这些标准中前面的数字表示传输速度,单位是“Mbps”,最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是100m),Base表示“基带”的意思,Broad代表“带宽”。

多模光纤万兆以太网的PMD之争

多模光纤万兆以太网的PMD之争 本文关键字: 光纤收发器网络千兆以太网数据通信IEEE802.3FDDI 2.5G 激光 多模光纤是用户驻地网络中最受欢迎的光纤媒质,因为多模光纤可以使用便宜的LED和VCSEL作为光源,对于数据通信来说这种特性占有很大优势。随着多模光纤网络使用者对带宽的需求越来越高,多模光纤标准和收发器技术也跟着向更高速率演进。 这些标准必须考虑多模光纤的模式色散,因为模式色散决定了光纤的带宽上限,而模式色散与波长、入射光的特性和光纤的折射率分布有关。通过这个带宽上限,可以在波长、发射条件、传输距离和数据速率之间建立联系。IEEE已经制定了快速以太网(100Mbps),吉比特以太网(1Gbps)和万兆以太网(10Gbps)支持单模和多模光纤的光学标准。 图:多模光纤的种类不同,万兆以太网PMD的性能也随之不同 网络建设者必须确定哪种PMD能够满足其对成本和性能的要求。 尤其是万兆以太网,标准制定者必须考虑各种光纤中的模式色散问题。由此提出了数种光纤和光收发器标准,网络规划者们在设计网络时必须考虑这些标准。在多模光纤网络的实际部署当中,有几个因素会影响收发器的选型。 从千兆以太网到万兆以太网 要了解使用多模光纤万兆以太网技术的演进,最好先看看千兆以太网的发展历史。IEEE P802.3标准化组织发布了两个关于多模光纤千兆以太网的标准,一个是1000Base-SX,另一个是1000Base-LX。1000Base-SX标准在通信光接口方面更加成功一些。现在,每个季度会有150万到200万端口的1000Base-SX设备交货。1000Base-SX标准只适用于各种多模光纤,工作波长为850nm。 1000Base-LX标准在1310nm波长工作,所以通常使用单模光纤(SMF)。不过它也可以使用一些多模光纤。目前,每个季度会有几十万端口的1000Base-LX设备交货。 与千兆以太网类似,万兆以太网标准为各种多模光纤制定了两个不同的PMD(physical media dependents,与物理介质相关的规范),另外还有第三个标准正在标准委员会的评审

1.1以太网接口简介·

目录 1以太网接口配置············································································································· 1-1 1.1 以太网接口简介·········································································································· 1-1 1.2 以太网接口配置·········································································································· 1-1 1.2.1 以太网接口基本配置 ··························································································· 1-1 1.2.2 以太网子接口基本配置 ························································································ 1-2 1.2.3 切换以太网接口的二三层工作模式 ········································································· 1-2 1.2.4 配置以太网接口允许超长帧通过 ············································································ 1-3 1.2.5 配置以太网接口dampening功能 ············································································ 1-3 1.2.6 配置以太网接口统计信息的时间间隔 ······································································ 1-5 1.2.7 配置以太网接口的MAC地址 ················································································· 1-5 1.3 以太网接口显示和维护································································································· 1-6

六种工业以太网比较

六种工业以太网比较 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

六种工业以太网比较 摘要:当前,工业以太网技术是控制领域中的研究热点。所谓工业以太网,一般来讲是指技术上与商用以太网(即标准)兼容,但在产品设计时,在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。随着互联网技术的发展与普及推广,Ethernet技术也得到了迅速的发展,Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展,给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望,并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。目前,几种典型的工业以太网有HSE、PROFInet、Modbus/TCP、EtherNet/IP、Powerlink、EPA六种。本文通过对这六种工业以太网比较,以便更好的应用于系统集成。 关键词:工业以太网、HSE、PROFInet、Modbus、EtherNet、Powerlink、EPA 与传统控制网络相比,工业以太网具有应用广泛、为所有的编程语言所持、软硬件资源丰富、易于与Internet连接、可实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接等诸多优点。由于这些优点,特别是与信息传输技术的无缝集成以及传统技术无法比拟的传输宽带,以太网得到了工业界的认可。 1.HSE(高速以太网) HSE(High Speed Ethernet Fieldbus)由现场总线基金会组织(FF)制定,是对FF-H1的高速网段的解决方案,它与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。 FF HSE的1-4层由现有的以太网、TCP/IP和IEEE标准所定义,HSE和H1使用同样的用户层,现场总线信息规范(FMS)在H1中定义了服务接口,现场设备访问代理(FDA)为HSE提供接口。用户层规定功能模块、设备描述(DD)、功能文件(CF)以及系统管理(SM)。HSE网络遵循标准的以太网规范,并根据过程控制的需要适当

10GbE以太网介绍

Introduction to 10 Gigabit Ethernet Tim Chung Version 1.0 (FEB, 2010) QSAN Technology, Inc. https://www.360docs.net/doc/6716315958.html, White Paper# QWP201003-P500H

lntroduction This document introduces some basic knowledge about 10 Gigabit Ethernet. It includes cable media, MSAs (multi-source agreements, the modularized adapter sets), and the solutions which QSAN provides. Users will learn the knowledge and make the right choice of their needs. Cable media Fiber Basically, optical fiber can be divided into two classifications: single-mode fiber (SMF) and multi-mode fiber (MMF). The comparison table is listed below: Fiber type Core size of cable Distance Light source Benefit Shortcoming Cable color MMF 50 or 62.5 μm Less than 300M Low-cost laser or LED Cheaper, easy to manufacture, lower power consumption Short distances Orange SMF 8~9 μm Over 10Km by diff. fiber standards High power, collimated laser Long distances Expensive, Higher power consumption Yellow The fiber solutions used by 10 Gigabit Ethernet are definded by IEEE 802.3ae. It includes fiber -SR, -LR, -ER, and –LX4. Here we take an example of -SR and –LR. Common name IEEE standard Wavelength (nm) Cable type Distance 10GBASE- SR 802.3ae 850 MMF Up to 300M 10GBASE- LR 802.3ae 1310 SMF 10KM Copper The copper solutions used by 10Gigabit Ethernet are 10BASE-CX4 (IEEE 802.3ak), 10BASE-T (IEEE 802.3an), and the SFP+ Direct Attach. Here is the comparison table. Common name IEEE standard Cable type Distance Benefit Shortcoming 10GBASE-CX4 802.3ak CX4, similar to the one used by InfiniBand? technology 15M Low latency, low cost, low power Short reach, bigger form factor SFP+ DA N/A Passive Twin- Axial (2 pair copper) cables 10M Low latency, low cost, low power small form Short reach

计算机网络应用 万兆以太网

计算机网络应用万兆以太网 在前面讲到的千兆以太网通常用作将小区用户汇聚到网络的交换中心,或者将汇聚层设备连接到骨干层。虽然以太网多链路聚合技术已完成标准化且多厂商互通指日可待,可以将多个千兆链路捆绑使用,但是考虑光纤资源以及波长资源,链路捆绑等因素,它一般只用在POP点内或者短距离应用环境。 为了解决由带宽及传输距离而导致以太网技术不适用于用在城域网骨干/汇聚层的问题,随后由IEEE 802.3委员会成立的IEEE 802.3ae工作组制定了IEEE 802.3ae 10Gbps(10000Mbps)以太网标准,从而解决了该问题。 万兆以太网能够应用到核心层之间,以及核心层与汇聚层之间的链路上,目前包括华为3Com、Cisco、Avaya、Enterasys、Foundry和Riverstone公司在内的多家厂商已经推出多款万兆以太网交换机产品,成就了今天以太网技术的全新局面。 万兆以太网同样保留了IEEE 802.3的大部分格式,但它只支持全双工工作模式、使用光纤作为传输媒体,制定了新的光物理媒体相关子层(PMD)具有更高的数据传输速率。 万兆以太网包括IEEE 802.3ae万兆以太网标准和IEEE 802.3ak万兆以太网标准两种技术标准。 1.IEEE 802.3ae万兆以太网标准 IEEE 802.3ae万兆以太网标准是基于光纤设计的,它定义了在光纤上传输10Gbps以太网的标准,传输距离从300米到40公里,它将物理层分为局域网物理层(LAN PHY)和广域网物理层(WAN PHY)两个层次,其体系结构如图5-10所示。 10GBASE-R10GBASE-W10GBASE-X 图5-10 IEEE 802.ae定义的LAN和WAN物理层结构 其中,局域网物理层是指与标准以太网的连接,其速率为10Gbps;广域网物理层是指与SDH/SONET的连接,其速率为9.58464Bbps。每种PHY分别可以使用10Gbase-S(850nm 短波)、10Gbase-L(1310nm长波)、10Gbase-E(1550nm长波)3种规格,其最大传输距离分别为300m、10km、40km。 10GBase-S 10GBase-S是针对有850nm激光接收器和10Gbps带宽的多模式光纤(MMF)而设计的。

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