利用雙絞線通信實現計算機遠距離通信的pci通信卡的製作方法
2023-10-04 13:15:44
專利名稱：利用雙絞線通信實現計算機遠距離通信的pci通信卡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及PCI通信卡，具體是利用雙絞線通信實現計算機遠距離通信的 PCI通信卡。
背景技術：
當前通信卡是基於PCI總線且利用的是乙太網線進行通信的通信卡，它是通過一 塊PCI橋晶片在PCI總線與RMII總線之間轉換實現功能。計算機之間的互聯一般都是通 過電纜通信，然而因為電纜信號的抗衰減以及抗幹擾性能不是很理想，所以使用普通以太 網線傳輸距離一般都在IOO米以內，如果要延長傳輸距離，就要使用中繼設備。這種方式， 因為高昂的成本，使遠距離傳輸不具有實用性。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有PCI通信卡傳輸距離短，實現計算機遠距離通信
成本高的缺點，而提供一種利用雙絞線通信實現計算機遠距離通信的PCI通信卡，這種通
信卡在無中繼的條件下可以實現3公裡 5公裡較長距離的有效通信。 本實用新型包括PCI接口晶片和與其連接的PCI插針、變壓器、時鐘，與現有技術
不同的是它還配置了與PCI接口晶片的接口連接的PHY晶片、與PHY晶片的接口連接的網
橋晶片、與網橋晶片接口連接的FPGA晶片的數據模塊、與FPGA晶片的數據模塊連接的數字
用戶接口晶片、數字用戶接口晶片的線路接口經過變壓器、過電壓保護器、過電流保護器連
接到外部雙絞線，時鐘的插入腳與FPGA晶片的全局時鐘腳相連，RAM晶片連接到網橋的RAM接口。 所述的時鐘包括10. 24MHz晶振和50MHz晶振，時鐘的輸出腳(10. 24M時鐘輸入和 50M時鐘輸入)和FPGA晶片的數據模塊的"時鐘收"與FPGA晶片的時鐘模塊相連，FPGA芯 片時鐘模塊的"PCI接口晶片工作時鐘"接入PCI接口晶片的時鐘輸入腳、"PHY工作時鐘" 接入PHY的時鐘輸入腳、"網橋工作時鐘"接入網橋晶片的時鐘輸入腳、"數字用戶接口晶片 工作時鐘"接入數字用戶接口晶片的時鐘輸入腳、"數據時鐘"接入FPGA晶片的數據模塊， 數字用戶接口晶片的CD0信號和FPGA鏈路檢測模塊的"寄存器輸出接口"相連、"鏈路指示 信號"連接到外部指示燈。FPGA晶片的初始化模塊的"PCI接口晶片復位"連接到PCI接口 晶片的復位腳、"PHY晶片復位"連接到PHY晶片的復位腳、"網橋晶片復位"連接到網橋芯 片的復位腳，"狀態控制信號"連接到數字用戶接口晶片。FPGA晶片的初始化模塊"時鐘模 塊初始化信號"連接到FPGA晶片的時鐘模塊、"數據模塊初始化信號"連接到FPGA晶片的 數據模塊。 所述的FPGA晶片現場可編邏輯陣列，由初始化模塊、鏈路檢測模塊、數據模塊和 時鐘模塊組成，初始化模塊、數據模塊、時鐘模塊相互連接；鏈路檢測模塊與數字用戶接口 晶片和發光二極體相連；初始化模塊與PCI接口晶片、PHY晶片、網橋、數字用戶接口晶片相 連；數據模塊與網橋和數字用戶接口晶片相連；時鐘模塊和外部時鐘和PCI接口晶片、PHY
3晶片、網橋、數字用戶接口晶片相連。各模塊的功能是初始化模塊系統上電時，對PCI接 口晶片、PHY、網橋復位，通過"狀態控制信號"初始化數字用戶接口晶片，確定其工作速率、
主從狀態，同時還對FPGA晶片的時鐘模塊配置，確定其輸出時鐘頻率，對FPGA晶片的數據 模塊配置，確定其是否加密、加密方式等；鏈路檢測模塊檢測線路的速率、主從是否匹配； 數據模塊完成數據的轉換，加密解密等功能；時鐘模塊為PCI接口晶片、PHY晶片、網橋 晶片、數字用戶接口晶片提供工作時鐘，為數據模塊提供數據發送時鐘。
本實用新型的工作過程是系統上電後，FPGA晶片初始化通信卡中各個晶片，確
定通信卡工作的主從狀態、通信速率、時鐘的選擇、時鐘的分頻。同時，FPGA晶片從數字用
戶接口晶片的寄存器中讀取鏈路狀態，當兩臺計算機速率、主從設置正確後，FPGA晶片則通
過指示燈顯示鏈路連接正常，此時兩臺計算機可以通信。計算機發送數據時，PCI接口晶片
將PCI總線數據轉換為乙太網數據，經過網橋晶片的轉換後，變為HDLC數據。FPGA晶片完
成HDLC數據和數字用戶接口晶片數字接口數據之間的轉換、時鐘的管理、加密解密。數字
信號經過數字用戶接口晶片變為模擬載波信號，通過變壓器、過電壓保護、過電流保護輸出
到雙絞線。計算機接收數據的流程、數據格式的變換和發送過程相反。 本實用新型通信卡的驅動程序採用WDM (Windows Driver Model)實現。 本實用新型與現有技術相比，具有以下特點 (1)使用方便，只要將通信卡插入計算機的PCI插槽中，一端設置為主模式，一端 設置為從模式，即可實現兩臺計算機遠距離點對點通信； (2)抗幹擾能力強，根據雙絞線質量的不同，可以在無中繼的情況下保證3公裡 5公裡有效通信； (3)提供最大160kbit/s的傳輸速率，可以滿足語音、數據，傳真等通信業務要求； (4)本通信卡在FPGA中包含加密模塊(也可根據要求去除加密模塊)，確保通信 安全； (5)驅動程序採用WDM (Windows Driver Model)實現，開發簡單，能工作在 Windows98/2000/XP等作業系統中； (6)該通信卡被計算機識別為網絡適配器，現有計算機軟體資源豐富，操作控制軟 件開發簡單。
圖1當前乙太網適配器的通信卡示意圖； 圖2為本實用新型基於PCI總線且利用雙絞線通信的通信卡結構示意圖； 圖3為本實用新型應用示意圖； 圖4為本實用新型FPGA功能模塊示意圖。 圖中1.PCI接口晶片 2.PHY晶片 3.網橋晶片 4. FPGA晶片 4-1.初始化模 塊4-2.鏈路檢測模塊4-3.數據模塊4-4.時鐘模塊5.數字用戶接口晶片6.變 壓器 7.過電壓保護器 8、9.過電流保護器 10.配置存儲晶片 11.時鐘 12. RAM 13.雙絞線具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型做進一步的詳細說明。 如圖2所示，本實用新型通信卡是由PCI接口晶片1、物理層器件PHY (Physical Layerlnterface Devices)晶片2、網橋晶片3、 FPGA晶片4、數字用戶接口晶片5、變壓器 6、過電壓保護器7、過電流保護器8、9、配置存儲晶片10、時鐘11和RAM12組成。PCI接口 晶片1為REALTEK公司的RTL8139D晶片，PHY晶片2為IC Plus公司的IP101A晶片，網橋 晶片3為NSYS Technologies公司的XBridge2. 0晶片、FPGA晶片4為Xilinx公司的3S50 晶片、數字用戶接口晶片5為ZARLINK公司的MT9172晶片、配置存儲晶片10為ATMEL公司 的93C46A晶片、變壓器6為匝數比為2 : 1的變壓器、過電壓保護器7為SGS-TH0MS0N公 司的THBT200S器件、過電流保護器8、9為XW公司的XW80器件，連接到外部雙絞線13，PCI 接口晶片1的PCI接口連接到PCI插針，PCI接口晶片1的Attachment Unit接口和PHY芯 片2的Cable Transmission接口相連，PCI接口晶片1的EEPR0M接口和配置存儲晶片相 連。PHY晶片2的MII接口和網橋晶片3的MII接口相連，網橋晶片3的HDLC接口和FPGA 晶片4相連，所述的FPGA晶片4由初始化模塊4-l、鏈路檢測模塊4-2、數據模塊4_3和時 鐘模塊4-4組成(見圖4);數字用戶接口晶片5的數字接口通過數據發、時鐘發、數據收、 時鐘收這四根信號線連接到FPGA晶片4上、數字用戶接口晶片5的線路接口經過變壓器6、 過電壓保護器7、過電流保護器8、9連到外部雙絞線。配置存儲晶片10為EEPR0M，與保存 通信卡的MAC地址等相關信息。時鐘11的時鐘輸入腳和FPGA晶片4的全局時鐘腳相連。 RAM晶片12連接到網橋晶片3的RAM接口。 通信時，如圖3所示，將本實用新型通信卡插在計算機的PCI總線插槽中，將雙絞 線將兩臺計算機連接到一起。計算機安裝完驅動程序後，兩臺電腦即可實現通信。
權利要求一種利用雙絞線通信實現計算機遠距離通信的PCI通信卡，包括PCI接口晶片和與其連接的PCI插針、變壓器和時鐘，其特徵是它還配置了與PCI接口晶片的接口連接的PHY晶片、與PHY晶片的接口連接網橋晶片、與網橋晶片接口連接的FPGA晶片、與FPGA晶片的數據模塊連接的數字用戶接口晶片、數字用戶接口晶片的線路接口經過變壓器、過電壓保護器、過電流保護器連接到外部雙絞線，時鐘的插入腳與FPGA晶片的全局時鐘腳相連，RAM晶片連接到網橋的RAM接口。
2. 根據權利要求1所述的PCI通信卡，其特徵是FPGA晶片由初始化模塊、鏈路檢測模塊，數據模塊和時鐘模塊組成，初始化模塊、數據模塊、時鐘模塊相互連接；鏈路檢測模塊與數字用戶接口晶片和發光二極體相連；初始化模塊與PCI接口晶片、PHY晶片、網橋、數字用戶接口晶片相連；數據模塊與網橋和數字用戶接口晶片相連；時鐘模塊和外部時鐘和PCI接口晶片、PHY晶片、網橋、數字用戶接口晶片相連。
專利摘要本實用新型公開了一種利用雙絞線通信實現計算機遠距離通信的PCI通信卡，包括PCI接口晶片、變壓器和時鐘，其特徵是它還配置了與PCI接口晶片的接口連接的PHY晶片、與PHY晶片的接口連接網橋晶片、與網橋晶片的接口連接的FPGA晶片和與FPGA晶片連接的數字用戶接口晶片，數字用戶接口晶片的數字接口通過四根信號線連接到FPGA晶片上，其線路接口經過變壓器、過電壓保護器、過電流保護器連接到外部雙絞線，時鐘的插入腳與FPGA晶片的全局時鐘腳相連，RAM連接到網橋的RAM接口。該通信卡使用方便，抗幹擾能力強，可滿足語音、傳真等要求，實現無中繼長距離地PCI通信，能工作在Windows作業系統中。
文檔編號G06F13/40GK201489525SQ20092014096
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月13日 優先權日2009年6月13日
發明者王振, 石金成, 秦志輝, 範志剛, 鄧穎輝 申請人:桂林光通電子工程公司