[摘要]工業(yè)以太網(wǎng)核心模塊能夠在快速，協(xié)作的個性化EDA設計中方便用戶的二次開發(fā)，將多個站點的以太網(wǎng)信號復合到環(huán)形光纖鏈路中傳輸。支持對光纖環(huán)路的自動檢測和倒換，倒換時間不大于100ms。模塊的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3標準，支持VLAN幀傳輸，可連接交換芯片。具有10M/100M自適應以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)結構，支持全局網(wǎng)管。整個模塊電路由大規(guī)模FPGA和工業(yè)級芯片組成，F(xiàn)PGA程序自主開發(fā)并擁有技術產(chǎn)權。模塊尺寸小巧，接口功能強大，使用工業(yè)級元件生產(chǎn)。模塊支持電源冗余，符合工業(yè)級設計要求。

[行業(yè)背景闡述] 在當今工業(yè)控制系統(tǒng)中，工業(yè)現(xiàn)場控制朝著更專業(yè)方向發(fā)展，而電子產(chǎn)品開發(fā)周期要求更短，能更快的應對市場需求的進步，各種設備均已普遍朝著智能化方向發(fā)展。最常用的PLC、RTU、FTU、TTU、數(shù)據(jù)采集模塊等先進的工業(yè)設備都已經(jīng)基本實現(xiàn)了智能化和網(wǎng)絡化，將以太網(wǎng)技術應用于工業(yè)控制領域已成為勢不可擋的發(fā)展潮流，工業(yè)以太網(wǎng)技術發(fā)展迅速，工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度令人震驚，其應用已經(jīng)滲透進工業(yè)控制的各個領域，國外高端的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)壟斷地位，但因其高額的價格讓國內(nèi)現(xiàn)場集成商望而卻步，而在中底端市場，國內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)控制造商發(fā)展勢頭正如火如荼，其產(chǎn)品性能越來越穩(wěn)定，性價比更是國外廠商無法放下身價的。MIEN5000M是武漢邁威光點技術公司專為工業(yè)應用而開發(fā)的高性能、低成本嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)交換機模塊。能方便集成商或用戶的二次開發(fā)，縮短產(chǎn)品設計周期，滿足用戶的個性化需求。

一、 模塊功能簡介MIEN5000M是武漢邁威光點技術公司專為工業(yè)應用而開發(fā)的高性能、低成本嵌入式網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機核心技術模塊。MIEN5000M模塊通過擴展接口，擴展成工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品。擴展的交換機可以有有2個上聯(lián)環(huán)網(wǎng)冗余的100Base-FX單?；蚨嗄９饫w接口，也可以使用100Base-TX的電口。利用上聯(lián)冗余光纖接口可以組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時環(huán)網(wǎng)冗余倒換時間小于100ms。MIEN5000提供網(wǎng)絡變壓器輸出的6個以太網(wǎng)電口，用戶可連接6個10Base-T/100Base-TX以太網(wǎng)RJ45端口。每個電口都具有自適應功能，能自動的配置到10Base-T或100Base-TX狀態(tài)以及全雙工或半雙工的運行模式，并能自動進行MDI/MDI-X連接。

支持全局網(wǎng)管和基于端口的VLAN劃分。它能夠?qū)⒍鄠€站點的以太網(wǎng)信號復合到環(huán)形光纖鏈路中傳輸。模塊的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3標準，支持VLAN幀傳輸，可連接交換芯片。模塊有強大的網(wǎng)管功能，基于RS232協(xié)議的全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管平臺，網(wǎng)管通道獨立于業(yè)務通道之外，使網(wǎng)管系統(tǒng)可以免遭網(wǎng)絡病毒及黑客程序的攻擊，提高系統(tǒng)運行的安全性。專門開發(fā)的上位機網(wǎng)管軟件，可以對網(wǎng)絡內(nèi)的設備進行地址自動生成，以及對網(wǎng)絡拓撲的自動掃描與自動生成。整個模塊電路由大規(guī)模FPGA和工業(yè)級芯片組成，F(xiàn)PGA程序自主開發(fā)并擁有技術產(chǎn)權。MIEN5000M嵌入式模板，體積輕巧，功能高度集中，使用工業(yè)級元件生產(chǎn)，兩排40芯插座提供的標準信號接口，方便用戶的二次開發(fā)。模塊支持電源冗余，符合工業(yè)級設計要求。光纖網(wǎng)絡的冗余功能，獨立的全網(wǎng)網(wǎng)管通道，冗余的電源輸入功能，功能強大的全網(wǎng)實時網(wǎng)管系統(tǒng)。為系統(tǒng)的可靠運行提供了多重保障。用戶通過簡單配置即可實現(xiàn)形式多樣的工業(yè)以太網(wǎng)交換機，或者通過在工業(yè)設備中嵌入該模塊，就能輕易為用戶設備帶來具有工業(yè)性能的冗余環(huán)網(wǎng)功能。MIEN5000M模塊可廣泛應用在以太網(wǎng)光端機、工業(yè)級環(huán)網(wǎng)冗余交換機等產(chǎn)品中。

二、 模塊特點概述 ； 即插即用快速以太網(wǎng)冗余環(huán)狀拓撲結構。；支持50臺設備組環(huán)。； 全負載情況下線路故障恢復時間小于100ms，增強了系統(tǒng)通信的可靠性。；支持6個10Base-T/100Base-TX自適應的以太網(wǎng)接口，和2個100Base-FX冗余光纖接口。； 電口支持MDI/MDI-X自動連接。； 支持基于端口的VLAN標準以便利于網(wǎng)絡規(guī)劃，控制廣播域和網(wǎng)段流量，提高網(wǎng)絡安全性和可管理性。；支持廣播風暴抑制功能。； 支持優(yōu)先級及接口速率的設置與查詢，提高數(shù)據(jù)傳送的確定性。； 支持電源、端口鏈路及環(huán)網(wǎng)狀態(tài)的本地告警和遠端告警。； 支持告警信息繼電器輸出。；網(wǎng)管通道獨立于業(yè)務通道之外，不影響業(yè)務通道帶寬，在確保系統(tǒng)100M線速基礎上，提供基于串口的全局網(wǎng)管平臺。

三、 模塊主要功能 100Mbit/s光纖冗余 工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡發(fā)生故障后，盡快對網(wǎng)絡進行重構，對工業(yè)現(xiàn)場來說十分重要，否則連接的終端設備會斷開邏輯通信連接。MIEN5000M采用了武漢邁威自主開發(fā)的SRing技術，提供冗余光口來實現(xiàn)光纖網(wǎng)絡冗余，使系統(tǒng)出現(xiàn)故障后在100ms內(nèi)恢復連接。 100Mbit/s雙絞線冗余 MIEN5000M提供以太網(wǎng)口的網(wǎng)絡冗余(雙絞線)，當網(wǎng)絡出現(xiàn)中斷時，系統(tǒng)可在100ms內(nèi)完成網(wǎng)絡重構，使通信恢復正常，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。

配置、網(wǎng)管功能 MIEN5000M工業(yè)以太網(wǎng)交換機可通過CONSOLE口進行交換機或整個網(wǎng)絡參數(shù)的設置、查詢與管理。

指示功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品在前面板上通過指示燈能正確指示端口狀態(tài)，包括傳輸速率，鏈路連接狀態(tài)以及系統(tǒng)狀態(tài)的正確指示。

VLAN（虛擬局域網(wǎng)）功能 在網(wǎng)絡內(nèi)可基于端口劃分多個VLAN，實現(xiàn)在同一VLAN的用戶可以互通，不同VLAN的用戶不能互通。MIEN5000的VLAN設置符合IEEE802.1Q標準，可以實現(xiàn)跨交換機的相同VLAN互通，MIEN5000最多支持16個基于IEEE802.1Q 標準的VLAN。

802.1p優(yōu)先級功能 IEEE 802.1p是在LAN環(huán)境中最廣泛使用的優(yōu)先級方案。MIEN5000支持802.1p標準，當連接到MIEN5000的用戶終端不支持802.1p而又希望對不同端口的業(yè)務分配不同的優(yōu)先級時，可以使用此功能進行基于端口的優(yōu)先級設置。此設置只影響進入端口的Packet中不含優(yōu)先級域的數(shù)據(jù)包。MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機每個端口支持2級（高、低）優(yōu)先級設置。

二層交換 常用交換技術有兩種：直通式交換技術（Cut-Through）：交換機接收到數(shù)據(jù)幀，只要接收完頭部，立即進行轉(zhuǎn)發(fā)，不作任何校驗和處理；存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術（Store and Forward）：交換機開始接收數(shù)據(jù)幀后，先進行存儲，待完全接收整個數(shù)據(jù)幀后，進行差錯校驗，校驗無誤后進行轉(zhuǎn)發(fā)。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術是使用最廣泛的交換技術，MIEN5000即采用此種交換方式。

廣播風暴抑制功能 支持基于百分比的廣播風暴抑制，廣播風暴是由網(wǎng)橋環(huán)造成的在網(wǎng)橋上無休止地轉(zhuǎn)發(fā)廣播幀或組播幀的情況，廣播風暴浪費了許多帶寬。廣播風暴抑制的目的是優(yōu)化交換機網(wǎng)絡的性能，配置了廣播風暴抑制比，即可對MIEN5000上收到的廣播流量進行監(jiān)控，當廣播流量的帶寬超過配置的限度時，交換機將過濾超出的流量，保證網(wǎng)絡的業(yè)務，使廣播所占的流量比例降低到合理的范圍。

告警功能 MIEN5000的告警功能包含電源失效告警、端口鏈路告警、以及網(wǎng)絡告警等，可以通過網(wǎng)管軟件對各種告警功能進行使能設置。告警信息通過設備上的告警端子輸出還可以在網(wǎng)管界面上輸出。

端口工作模式設置功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機可以通過網(wǎng)管對所有端口的工作模式進行設置：全雙工/半雙工自適應、強制全雙工、強制半雙工、10M/100M自適應、強制10M、強制100M等。

端口速率設置功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機可以通過網(wǎng)管對所有端口的速率進行設置，速率可以設置為32k bps的整數(shù)倍