以太网交换机单板硬件开发及测试研究

论文摘要

以太网交换机一般分为L2/L3层交换机,将L2交换和L3路由功能综合在一起,L2/L3交换机的路由模块与路由器不一样,以太网交换机的寻址方式采用MAC地址寻址,而路由器的路由基本原理是以网络层的地址作为数据包在多个端口之间交换数据,采用网络层IP地址作为交换的判据,同时也有较大的差别。本论文从硬件的角度出发,对以太网交换机产品的单板进行硬件开发和测试工作,同时阐述了单板开发中硬件设计与硬件测试技术中的关键要点,参与新产品从开发到产业化的全流程,为以太网交换机单板开发以及测试研究提供了较好的思路。本论文经过对硬件设计的研究分析,将硬件设计分为四个阶段,首先要熟悉硬件系统架构,其次抓住关键芯片手册说明,尤其关键芯片,如MAC、PHY、CPU等,再次需要了解与软件接口关系,最后调试定位。硬件设计工具使用Cadence软件。单板硬件测试的关键从电源和信号完整性、硬件系统测试、性能指标测试以及可靠性专业实验几个部分进行了实例分析并概括总结。目前该交换机单板硬件设计及测试技术已进入产业化阶段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本文工作及选题的意义
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 以太网交换机技术
• 2.1 以太网的历史
• 2.1.1 以太网的由来
• 2.1.2 以太网的现状
• 2.2 以太网技术介绍
• 2.2.1 网络7层模型
• 2.2.2 IEEE802.3模型
• 2.2.3 以太网的几个特性
• 2.2.4 以太帧格式
• 2.2.5 以太网的接口类型和传输距离
• 2.3 以太网技术的相关设备
• 2.4 典型L2/L3交换体系结构
• 2.5 MAC层芯片的逻辑功能
• 2.6 交换结构的分类
• 2.7 L2交换机的主要功能
• 2.7.1 基本功能
• 2.7.2 支持的协议
• 2.7.3 QoS及流量控制功能
• 2.7.4 网管功能
• 第三章 以太网交换机的单板硬件设计
• 3.1 设计目标
• 3.2 单板硬件详细设计说明
• 3.2.1 单板的设计思想和设计准则
• 3.2.2 单板硬件设计的基本原理
• 3.3 软件接口说明
• 3.4 关键器件说明
• 3.4.1 交换处理芯片
• 3.4.2 CPU芯片
• 3.4.3 可编程器件
• 3.5 单板硬件的调试
• 3.5.1 调试环境
• 3.5.2 调试方法
• 3.5.3 关键时序
• 3.5.4 故障解决方法
• 3.6 小结
• 第四章 以太交换机的单板硬件测试
• 4.1 电源测试
• 4.1.1 电源测试用例
• 4.1.2 电源实测波形分析
• 4.2 信号完整性测试
• 4.2.1 信号完整性的提出
• 4.2.2 信号指标测试用例
• 4.2.3 信号质量实测波形分析
• 4.3 性能指标测试
• 4.3.1 测试环境
• 4.3.2 测试任务
• 4.4 稳定性测试
• 4.4.1 测试环境
• 4.4.2 测试任务
• 4.5 可靠性专业实验
• 4.5.1 环境试验
• 4.5.2 EMC试验
• 4.5.3 振动及运输试验
• 4.5.4 试验项目要求
• 4.5.5 工具仪器及环境设备小结
• 第五章 结束语
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录