核心交换机嵌入式重启装置研究与设计
交换机是局域网中用来交换、传输数据信息的枢纽,其工作状态的好坏直接关联着局域网网络的数据传输稳定性。特别是作为整个局域网中心的核心交换机,一旦出现问题,则意味着整个网络瘫痪。因此,保障核心交换机的稳定运行是网络管理的一项重要工作。
实践表明,核心交换机出现硬件故障的概率极少,但交换机在长时间工作过程中,很容易出现一些软件故障,如死机、缓存溢出、交换机端口“假死”等情况,解决这类问题的简单方法就是重启机器。所以重启交换机是网络管理员经常做的工作。而管理员的办公地点有时距离交换机很远,而且很多核心交换机没有开关,只能通过拔插电源的方法进行重启,这种方法对机器会造成不良影响。通过超级终端与交换机连接,用命令进行重启,也不太方便。
虽然远程监控已很普遍,但远程监控基于网络和交换机端口,一旦网络堵塞或交换机死机就无法实现信息的监测和控制。而基于SNMP的嵌入式重启装置可以解决这一问题,它不需人工干预,便可在特殊情况下自动实现对交换机的重启工作。
1 设计思路
所设计的嵌入式系统应具备:RJ-45口和RS-232接口,RJ-45口与交换机的一个Ethernet口相连,通过SNMP协议获取交换机管理对象库MIB信息[1],检测交换机是否正常;RS-232接口与交换机的Console口相连,通过带外管理方式实现异常情况下对交换机重启功能。
2 硬件实现
嵌入式装置的硬件结构框图如图1所示。
2.1微处理器选择
传统的8位/16位微控制器由于速度慢、功耗大,并且实现网络协议困难,已越来越不能满足高速发展的网络管理需要,随着ARM(Advanced RISC Machine)RISC处理器的不断成熟和嵌入式Linux的不断完善,ARM+Linux嵌入式解决方案日益流行,因此,本系统微处理器选用ARM920T。ARM920T具有5级指令流水线,采用哈佛结构,具有16/32位RISC体系结构和ARM指令集,处理速度为1.1 MIPS/MHz,内置MMU、独立的16 KB数据Cache、16 KB指令Cache和高速AMBA(Advanced Microcon-troller Bus Architecture)总线接口等功能[2]。
2.2 网卡接口设计
该系统需要连接交换机以太网端口,通过SNMP协议获取交换机管理对象库MIB信息。系统采用DAVICOM公司的DM9000AEP作为以太网MAC控制器与处理接口。该器件具有10 Mb/s和100 Mb/s的自适应物理层收发器,支持802.3x全双工控制流标准,具有4 KB的双字SRAM,可以减轻CPU的负担,因此使系统更稳定,处理和传输数据速度更快。RJ-45插座采用HanRun公司的内置网络变压器、状态显示灯和电阻网络的HR911105A,具有信号耦合、电气隔离、阻抗匹配、抑制干扰等优点。
ARM920T网络接口设计电路如图2所示。DM9000AEP芯片的SD0~SD15为16根数据线,与ARM920T数据线相连;命令选择引脚CMD为高电平,访问数据端口,CMD为低电平,访问地址端口;IOR#为读信号引脚,与ARM920T的读信号LnOE引脚相连;IOW#为写信号引脚,与ARM920T的写信号LnWE引脚相连;CS#为片选信号,与ARM920T的片选信号nGCS3引脚相连;INT为中断请求信号,高电平有效,与ARM920T的IRQ-LAN相连;发送端TX+、TX-和接收端RX+、RX-分别连接到HR911105A的发送端和接收端。
2.3 串口接口设计
该系统用带外管理方式对交换机实现重启操作,需要RS-232接口与交换机Console口相连。ARM920T本身就具有串行通信接口,只需将TTL电平转化为RS-232电平即可。Sipex公司的SP3232芯片可以实现这一功能,而且SP3232芯片所需的供电电压低,适合嵌入式系统应用,其外围电路连接简单,仅需几个0.1 μF的电容即可。串口接口设计如图3所示。图3中TXD表示接收数据,RXD表示发送数据,RTS表示请求发送,CTS表示清除发送。当RTS请求发送数据时,需经CTS信号检测,只有CTS信号允许才能发送数据。
2.4 存储器设计
存储器由SDRAM和Flash构成。SDRAM存储器用来存放操作系统(从Flash解压缩拷入)以及存放各类动态数据。设计中系统采用SAMSUNG公司的K4S561632,容量为32 MB。用2片K4S561632实现位扩展,使数据总线宽度达到32 bit,总容量达到64 MB,将其地址空间映射在ARM920T的bank6;Flash存储器有NOR和NAND两种,用来存放Linux引导加载程序(BootLoader)。NOR Flash的特点是芯片内执行(Execute In Place),即程序可直接在Flash闪存内运行,不必把代码读到系统RAM中。NOR Flash的传输效率很高,在1~4 MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。NAND Flash结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快,应用NAND Flash的困难在于Flash的管理和
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