光纤环路工业以太网交换机的设计

随着以太网技术的迅速发展及其在商用领域的应用日渐广泛，越来越多的工业控制设备也逐渐使用以太网并采用TCP/IP协议作为主要的通信标准。虽然应用于工业控制领域的以太网标准与商用以太网相同，但在工业控制领域，还需要网络能在比较恶劣的工作环境下稳定地工作。因此，用来连接工业设备的网络产品需要经过特别设计，才能提供工业级的可靠性，以满足长期连续运行的需求。另外，在工业控制领域，所需连接的设备分布较分散，单个地方连接设备少，这就对支持光纤冗余环路的8端口的光纤网络交换机产品有了较大需求。为了实现光纤冗余环路功能，需要采用高性能的微处理器实现网络的管理和控制功能，并采用高性能的网络交换芯片实现基本的10/100M以太网交换功能。

下面主要介绍CPU采用32位ARM内核微处理器、具有6个10/100M双绞线端口和两个100M光纤端口、可实现冗余环路功能的工业以太网交换机的软、硬件设计思路。

1 硬件设计

光纤环路工业以太网交换机硬件主要分成两个模块：CPU模块和交换模块。下面分别对这两个模块进行详细介绍。

1.1 CPU模块

CPU模块又可以划分为两部分，即电源部分和CPU及外围电路部分。

电源部分要求提供两路10～40V的直流电源，这两路电源互为备份，只要其中一路电源是正常的