交换机工作原理文档
交换机及路由器的原理与作用
交换机及路由器的原理与作用交换机及路由器的原理与作用介绍：本文档将详细介绍交换机和路由器的原理和作用。
交换机和路由器是网络中常见的设备，用于实现数据传输和网络连接。
以下将分别阐述交换机和路由器的原理和作用。
一、交换机1.1 原理交换机是一种网络设备，用于将接收到的数据包按照目的地址转发到相应的端口。
其原理主要包括以下几个方面：- MAC地址学习：交换机通过监听传入数据包的源MAC地址，将其与传入端口关联起来，形成MAC地址表。
- 存储和转发：交换机接收到数据包后，会将其存储并进行目的MAC地址的查找，然后将数据包转发到相应的端口。
1.2 作用交换机在网络中起到了连接设备和实现数据传输的作用。
其主要作用包括：- 实现局域网之间的数据交换：交换机可以将数据包从一个局域网转发到另一个局域网，实现不同网络之间的数据交换。
- 提供高速数据传输：由于交换机具有存储和转发的能力，可以实现高速的数据传输，提高网络的传输效率。
- 支持虚拟局域网(VLAN)：交换机支持将多个局域网通过VLAN技术进行划分，实现不同子网之间的互通和隔离。
二、路由器2.1 原理路由器是一种网络设备，用于将数据包从源地址转发到目的地址。
其原理主要包括以下几个方面：- IP地址转发：路由器使用路由表来确定数据包的下一跳路径，并将数据包转发到相应的下一跳地址。
- 路由选择协议：路由器使用路由选择协议来确定最优的路径，以实现数据的快速和有效的传输。
2.2 作用路由器在网络中起到了连接不同网络和实现数据传输的作用。
其主要作用包括：- 实现互联网的连接：路由器将数据包从一个网络转发到另一个网络，实现互联网的连接和数据传输。
- 网络分割与隔离：通过路由器的路由表配置，可以将整个网络分割成多个逻辑上独立的子网，实现网络资源的隔离和管理。
- 提供安全防护：路由器支持网络地址转换(NAT)和防火墙等功能，能够提供网络安全防护。
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法律名词及注释:无。
路由器交换机原理
路由器交换机原理
路由器原理
路由器是一种网络设备，它能够路由数据包到正确的目标设备，以实
现数据传输的安全、有效地通讯。
路由器通常用于构建网络，是分配IP
地址、传输数据等网络服务的重要组件。
路由器的基本原理是在两个网络之间按照事先设定的规则分发数据包，使得路由器知道如何转发数据包到正确的目标网络。
将数据包送往正确的
目标设备，路由器需要使用路由表，路由表记录着网络中特定子网地址的
数据包所需要走的网关。
除此之外，路由器还能够分析数据包中的源IP
地址以及目标IP地址，从而决定数据包要走哪条路径，并通过转发表来
完成相应转发任务。
路由器转发数据包通常可由三种方式完成，即广播方式、直接连接方
式和中继方式。
广播方式是指将数据发送给路由器的网络中所有计算机的
方式，直接连接方式是指两个网络之间直接连接的方式，而中继方式是指
将数据从一个计算机转发到另一个计算机的方式。
路由器还能够保护网络安全，一般可以通过提供安全服务，如防火墙、安全过滤和NAT等，过滤掉恶意的网络数据报文，从而有效地保护网络的
安全。
交换机是网络中最基本的部件。
第五章程控交换机信令系统精品文档
因为各个国家在实现七号信令系统的不同，七号信令系统有 很多不同的版本。美国、日本、加拿大等国家采用的版本是 美国国家标准协会实现的版本，欧洲国家普遍采用的版本是 欧洲电信标准协会实现的版本，还有一些国家和地区采用的 版本是国际电信联盟实现的版本。为了让使用不同版本的系 统之间能够传递信令，不同版本的七号信令系统之间会采用 网关将其他版本的信令转换成国际电信联盟实现的版本进行 传输。
第二级信令链路功能级规定了把消息信号传送到数据链路的 功能和程序。他包括信号单元的分界、信号单元定位、差错 检出、差错校正、初始定位、处理机故障、第二级流量控制 和信令链路差错率监视等功能与第一级共同保证在两个信令 之间提供一条可靠的传送消息的信号链路。
OSI模型
OSI参考模型是用于计算间互连和交换信息的分层协议。由于NO.7信令方式实质 上也是局间处理机之间的分组数据通信系统，所以也适合采用OSI参考模型。在 OSI参考模型中，把用来描述一个通信系统中几个用户间的互连和交换信息协议 为七层，即：物理层、链路层、网络层、传输层会话层、表示层、应用层。其中 1～3层的功能是建立通信网的基础，在1-3层的作用下，经过若干串接的信令链 路把信息从一个节点传送到另一个节点。4-7层具有端到端的通信功能，这些层 的定义与通信网的内部结构无关。另外，从七层的功能中，1-6层包括实现通信 所采用的方式，第7层表示通信层的真正内容。
② 发端交换机收到用户摘机信号后，立即 向主叫用户送拨号音。
③ 主叫拨号，将被叫号码送给发端交换机。 ④ 发端交换机根据对被叫号码的分析结果
选择局向与中继线，发端交换机在选好 的中继线上向终端局交换机发送占用信 号，并把被叫号码送给终端交换机。 ⑤ 终端交换机根据被叫号码，将呼叫连接 到被叫用户，向被叫用户送振铃信号， 并向主叫用户送回铃音。 ⑥ 当被叫摘机应答时，终端交换机接收到 应答摘机信号，终端交换机将应答信号 转发给发端交换机。 ⑦ 用户双方进入通话状态，这时，线路上 传送话音信号。 ⑧ 通话结束挂机复原，传送拆线信号。 ⑨ 终端交换机拆线后，回送一个拆线证实 信号，一切设备复原。
交换机的工作原理 详解
交换机的工作原理一、交换机的工作原理1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。
2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。
3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。
这一过程称为泛洪（flood）。
4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。
二、交换机的三个主要功能以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。
消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
三、交换机的工作特性1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。
2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。
3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。
四、交换机的分类依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。
帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。
直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。
由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。
五、二、三、四层交换机多种理解的说法：二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。
基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。
二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。
其仍然有桥接所具有的特性和限制。
交换机数据转发原理
交换机数据转发原理
交换机数据转发原理：
交换机是一个用于将数据从源地址转发到目的地址的网络设备。
它使用MAC地址表来确定数据包应该转发到哪个端口。
当一个数据包进入交换机的端口时，交换机会检查数据包的源MAC地址。
如果该地址已经存在于交换机的MAC地址表中，交换机会查找目的地址并将数据包转发到适当的端口。
如果源地址不在MAC地址表中，交换机会学习该地址并将其
添加到MAC地址表中。
然后，交换机会广播数据包到所有其
他端口上，以便找到目的地址并将其添加到MAC地址表中。
一旦目的地址被确定，交换机会将数据包转发到适当的端口上。
交换机还支持虚拟局域网（VLAN），它可以将交换机划分为
多个虚拟网络，并确保每个VLAN中的数据包只能在相同VLAN中进行转发。
此外，交换机还可以通过进行流量控制和错误检测来提高网络性能和可靠性。
流量控制机制可以防止过多的数据包进入交换机，从而避免网络拥塞。
错误检测可以确保数据包的完整性和正确性，避免数据传输错误。
综上所述，交换机通过使用MAC地址表和VLAN功能，将数据从源地址转发到目的地址，提供高性能和可靠的网络服务。
电话交换机工作原理
电话交换机工作原理
电话交换机是一种用于电话通信系统的重要设备，它的工作原理涉及到信号的传输和路由的选择。
电话交换机的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 信号传输：当电话用户拿起电话听筒，拨号或者接听电话时，电话交换机会将声音转化为电信号。
电信号经过传输线路传送到交换机的输入端口。
2. 输入端口：交换机的输入端口是用于接收来自电话用户的电信号的接口。
当电话信号进入输入端口后，交换机会根据信号的特征进行识别和处理。
3. 信号解码和处理：电话交换机会对输入的电信号进行解码，识别信号中包含的拨号信息和呼叫实体的标识。
通过内部的电路和软件处理，交换机能够识别出来电信号的来源和目的地。
4. 路由选择：一旦交换机识别出电话信号的来源和目的地，它会根据预先设定的路由表，选择一个合适的路径将信号发送到目标手机或固定电话。
5. 输出端口：交换机的输出端口是用于将电话信号发送到目标设备的接口。
一旦确定了路由路径，交换机会将信号转发到相应的输出端口，从而实现电话信号的传输。
6. 信号传输到目标设备：经过输出端口的信号会经过传输线路
传送到目标设备，如手机或固定电话。
当目标设备接收到信号后，用户就能够听到对方的声音。
通过上述步骤，电话交换机实现了电话信号的传输和路由选择，确保了电话通信的正常进行。
交换机及路由器基础知识及配置
交换机及路由器基础知识及配置交换机及路由器基础知识及配置
章节一、交换机基础知识
1.1 交换机的定义和作用
1.2 交换机的分类和类型
1.3 交换机的工作原理
1.4 交换机的特点和优点
1.5 交换机的常见问题及故障排除方法
章节二、交换机配置和管理
2.1 交换机的初始化设置
2.2 VLAN的配置和管理
2.3 交换机端口的配置和管理
2.4 交换机的安全配置
2.5 交换机的性能优化和监控
章节三、路由器基础知识
3.1 路由器的定义和作用
3.2 路由器的分类和类型
3.3 路由器的工作原理
3.4 路由器的特点和优点
3.5 路由器的常见问题及故障排除方法章节四、路由器配置和管理
4.1 路由器的初始化设置
4.2 路由器接口的配置和管理
4.3 路由器的路由配置和管理
4.4 路由器的安全配置
4.5 路由器的性能优化和监控
附件：
本文档附带以下附件供参考：
1、交换机配置示例文件
2、路由器配置示例文件
3、相关网络拓扑图示
法律名词及注释：
1、VLAN（Virtual Local Area Network）- 虚拟局域网，是一
种将物理局域网划分成逻辑上的多个虚拟局域网的技术。
2、故障排除方法 - 指在设备或系统出现问题时，通过一系列
的技术手段和方法来确定问题原因，并进行修复和解决的过程。
3、性能优化和监控 - 指通过对网络设备性能进行监控和调优，以提高网络的稳定性、可靠性和性能表现。
交换路由工作原理
交换路由工作原理
交换路由工作原理是指在计算机网络中，交换路由器通过接收和转发数据包来完成数据传输的过程。
交换路由器是网络中的重要设备，用于连接不同的网络，并根据数据包的目的地址来决定最佳的传输路径。
以下为交换路由工作原理的三个关键步骤：
1. 数据包的接收与解析：当一个数据包到达交换路由器时，路由器首先会读取数据包的目的地址，并与路由表进行匹配。
路由表存储了网络的拓扑结构信息和目的地址与下一跳路由器的映射关系。
2. 路由选择与转发：根据路由表的匹配结果，交换路由器会选择一条最佳的路径来转发数据包。
最佳路径选择通常基于一些路由选择算法，例如最短路径优先（Shortest Path First）算法或开销加权（Cost Weighting）算法。
3. 数据包的转发与交付：在选择了最佳路径后，交换路由器会将数据包发送到相应的下一跳路由器。
下一跳路由器继续根据该数据包的目的地址来决定下一跳路由器，以此类推，直至数据包到达目的地。
通过这样的接收、解析、选择、转发和交付过程，交换路由器能够有效地实现网络中数据包的传输。
这种分布式的路由选择机制可以使数据包在网络中快速、正确地到达目的地，提高网络的性能和效率。
华为交换机的vstp原理
华为交换机的VSTP原理VSTP（VLAN Spanning Tree Protocol）是华为交换机实现的多实例生成树协议，它基于IEEE 802.1s标准定义的MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。
其原理可如下：1、区域划分与实例创建：将网络中的交换机划分为相同的MST 区域，为每个区域配置唯一的MSTP修订级别和配置名称。
根据VLAN 到实例映射表（MST配置映射表），将不同VLAN分配给不同的生成树实例。
2、根桥选举：网络中的交换机会选举出一个根网桥。
选举规则基于交换机的优先级和MAC地址，优先级越低、MAC地址越小的交换机成为根桥的可能性越大。
3、端口角色确定：各个交换机接口会根据一定的算法确定其角色，可能是根端口、指定端口或阻塞端口。
根端口是指距离根桥最近的端口，指定端口是在各段间传输数据的最佳路径上的端口，而其他非最佳路径上的端口会被阻塞以消除环路。
4、VLAN映射与转发：每个实例内的活动端口负责承载其映射的VLAN流量，从而实现在整个MST域内为不同VLAN提供无环路的冗余路径。
5、快速收敛：VSTP继承了RSTP（快速生成树协议）的特性，支持快速端口状态转换机制，能更快地进行故障恢复，提高网络的可用性。
总之，通过VSTP，管理员可以灵活地配置VLAN在物理网络中的传播方式，有效地利用网络带宽资源，同时保持网络的稳定性和可靠性。
附：华为交换机常见的VSTP配置命令：stp bridge-address：配置桥 MAC 地址。
stp v-stp enable：开启 VSTP 功能。
dfs-group：配置 DFS 组。
interface Eth-Trunk：进入 Eth-Trunk 视图。
description：配置端口描述。
mode lacp-static：配置聚合模式为静态 LACP。
peer-link：配置 M-LAG 的 Peer-Link 功能。
什么是交换机端口镜像及其工作原理
什么是交换机端口镜像及其工作原理端口镜像（port Mirroring)把交换机一个或者多个端口（VLAN）的数据镜像到一个或者多个端口的方法。
在一些交换机中，我们可以通过对交换机的配置来实现将某个端口上的数据包，拷贝一份到此外一个端口上，这个过程就是“端口镜像”，如下图：端口1 为镜像端口，端口2 为被镜像端口；因为通过端口1可以看到端口2的流量，所以，我们也称端口1为监控端口，而端口2为被监控端口。
市面上，绝大多数交换机（如cisco产品)的某个口被设置为镜像端口后，接到该端口的主机将无法发送数据包到网内其他机器，变成为了“单向接受”模式； 这种情况，并不利于监控，因为系统无发发送封包到客户机，而导致无法对客户机进行控制；无非“网路岗”针对此类情况有专门的解决手段，如碰到此类情况，用户可以咨询我公司技术人员。
无非仍然有部份交换机除外，比如：TPLink-SF2005或者TP-Link2428web，因为其价格便宜，功能实用，因此我们普通建议客户购买这两款交换机进行监控。
注：如果监控的电脑超过了40台建议用TP-Link2428web,这款交换机自带网管功能，性能比TPLink-SF2005高，而且还有两个千M电口可以做为监控使用。
如果使用其它品牌的交换机只要支持端口镜像功能的话也同样可以达到上网 监控，qq和msn聊天监控，邮件监控及抓包分析的效果。
端口镜像的目的由于部署 IDS 产品需要监听网络流量（网络分析仪同样也需要），但是在目前广泛采用的交换网络中监听所有流量有相当大的艰难，因此需要通过配置交换机来把一个或者多个端口（VLAN）的数据转发到某一个端口来实现对网络的监听。
端口镜像的功能监视到进出网络的所有数据包，供安装了监控软件的管理服务器抓取数据,如网吧需提供此功能把数据发往公安部门审查。
而企业出于信息安全、保护公司机密的 需要，也迫切需要网络中有一个端口能提供这种实时监控功能。
在企业中用端口镜像功能，可以很好的对企业内部的网络数据进行监控管理，在网络出现故障的时候，可以做到很好地故障定位。
纵横式交换机原理
纵横式交换机原理
纵横式交换机原理如下：
1.纵横接线器组成：纵横制电话交换机由纵横接线器等组成接续网路，用电磁元件组成控
制设备的自动电话交换机。
2.纵横制中继方式：纵横制的中继方式较步进制优越，中继方式不受十进制的限制，组织
方法比较灵活。
3.控制方式：采取交换和控制两种功能分开的方式，代替步进制中电话用户发出拨号脉冲
直接控制机键的上升旋转动作的方式。
在纵横制交换机中，电话机的拨号脉冲先由记发器收存下来，在适当的时候转发给标志器，以控制选定路由中接线器横棒和纵棒的动作，形成间接控制方式。
采用间接控制方式可实现控制设备的集中化，从而使交换功能和控制功能完全分开。
华为交换机简单配置文档
华为交换机简单配置文档华为交换机基础配置华为交换机配置前言：所谓网络交换机其实就是数据链路层的设备，一般用于LAN-VLAN的连接，网络交换机归于网桥，有些交换机也可以实现第三层交换。
路由器用于WAN-WA之N间的连接，可以解决异性网络之间的转发分组，作用于网络层。
他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。
这两条线可能属于不同的网络，并采用不同的协议。
相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但是速度相对也较慢，价格也较交换机贵，第三层交换机即能有交换机快速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。
交换机的工作原理：交换机获取到每个端口相连设备的MAC地址，并将地址相应的端口映射起来存放在交换机患卒中的MAC地址表中。
当其中一台设备发送出数据包以后，控制电路会受到数据包，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的的MA（C网卡硬件地址）的NIC （网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。
目的MAC 若不存在，交换机才广播到所有端口，接收端口回应以后交换机会“学习”新的地址，并把它添加到内部地址表中。
调试交换机的物理连接每台交换机都有一个Console 口用于交换机配置，按照如图所示的连接方法，将笔记本与交换机连接，安装驱动程序。
使用CRT连接连接协议选择Serial ，端口COM，3 波特率为9600，去掉流控制的勾选，点击连接即可二层交换机与三层交换机的区别；路由器与三层交换机的区别二层交换与三层交换：二层交换机二层交换机工作于OSI 模型的第2 层（数据链路层），故而称为二层交换机。
二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。
双核心交换机方案
以我给的标题写文档，最低1503字，要求以Markdown 文本格式输出，不要带图片，标题为：双核心交换机方案# 双核心交换机方案## 1. 简介双核心交换机方案是一种网络架构方案，旨在提高网络的可靠性和性能。
通过在网络中引入两个核心交换机，并实现冗余备份和负载均衡，双核心交换机方案可以有效地提升网络的可用性和吞吐量。
## 2. 工作原理双核心交换机方案通过将网络划分为两个独立的子网，分别由两个核心交换机负责管理。
每个子网都连接着一组终端设备和其他网络组件，如服务器、路由器等。
核心交换机之间通过链路进行连接，形成一个环路拓扑结构。
在正常情况下，只有一个核心交换机处于活动状态，负责处理所有的数据转发请求。
另一个核心交换机作为备份，保持空闲状态。
当活动交换机故障或出现其他问题时，备份交换机会立即接管其功能，并继续处理数据转发请求。
通过使用冗余备份的方式，双核心交换机方案可以避免单点故障，提高网络的可靠性。
双核心交换机方案还可以通过负载均衡来提高网络的性能。
当两个交换机同时处于活动状态时，它们可以根据网络负载的情况，动态分配数据包的转发任务。
这样可以减轻单个交换机的负荷，提高网络的吞吐量。
## 3. 设计要点在设计双核心交换机方案时，有几个要点需要考虑：### 3.1. 网络划分与规划首先，需要将网络划分为两个独立的子网，并进行合理的规划。
每个子网应包含一组终端设备和其他网络组件，以满足实际的业务需求。
同时，还需要确定核心交换机之间的链路连接方式，如直连、交叉连接等。
### 3.2. 冗余备份机制为了实现冗余备份，需要将两个核心交换机之间建立一个冗余链路。
这个链路可以采用不同的技术实现，如STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）或VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）等。
这样，在活动交换机故障时，备份交换机可以及时接管，并确保网络的正常运行。
交换机银桥的原理
交换机银桥的原理
交换机银桥是一种用于高性能数据中心网络的设备，它的设计旨在提高网络的可靠性和可扩展性。
交换机银桥通过在网络中添加一个透明的存储介质，使得数据可以在网络中进行快速传输，从而满足各种高带宽应用的需求。
交换机银桥的原理主要涉及到两个方面：存储介质和交换方式。
首先，交换机银桥使用了一种称为“存储介质”的透明存储设备，它可以提供高速的数据传输，使得网络中的数据传输速度得到了显著提升。
存储介质可以是多种不同类型的存储设备，包括固态硬盘、光存储设备等，这些设备可以为网络提供更大的存储空间，从而满足不同应用的需求。
其次，交换机银桥支持不同的交换方式，包括全双工、半双工和全双工双向数据交换等。
全双工数据交换是指数据可以在两个方向上独立传输，而半双工数据交换则只能在单向数据传输上进行。
全双工双向数据交换和半双工数据交换的区别在于，前者可以提供更高
的数据传输速率和更好的网络性能，而后者则可以提供更好的低延迟和高带宽。
除此之外，交换机银桥还具有其他的一些特性，比如支持多核、多速率和多用户等功能。
多核指的是交换机银桥支持多个处理器核心，这可以提高网络的计算能力和处理能力；多速率指的是交换机银桥可以提供多种不同的数据传输速率，这可以根据不同应用的需求来选择合适的速率；多用户则可以提高网络的并发用户数量，从而满足更多用户的需求。
总之，交换机银桥的原理主要涉及到存储介质和交换方式等方面。
通过使用透明存储介质和不同的交换方式，交换机银桥可以提供高性能的网络服务，以满足现代应用对网络带宽和可靠性的要求。
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EPA交换机原理文档1. EPA交换机总体电路设计EPA交换机的硬件部分主要有四大模块：CPU控制模块，以太网控制器模块，冗余电源模块、总线供电模块。
图1为EPA交换机硬件设计框图。
其中，CPU控制模块的主要功能是实现特定网络接口功能及执行相关控制信息；以太网MAC 层控制器与以太网PHY层控制器模块主要用来担负以太网现场设备的数据信息传输；冗余电源模块完成EPA交换机的供电功能；总线供电模块即RJ45接口提供数据通信的同时还为现场设备提供总线供电。
结合CPU的特性，以太网MAC 层控制器采用总线连接的方式，由CPU的片选信号实现对以太网MAC层控制器的选通，控制网络通道。
图1 EPA交换机硬件设计框图2 EPA交换机各模块电路设计2.1 微处理器电路设计本设计中微处理器选用美国ATMEL公司的AT91R40008，它是集成了ARM7TDMI核的32位微处理器，片内用大量的分组寄存器和8个优先级向量中断控制器来实时快速的处理中断。
芯片集成了丰富的资源，片内的外围部件有可编程外部总线接口EBI、先进中断控制器AIC、并行I/O口控制器PIO、2个通用同步/异步收发器USART、定时器/计数器TC和看门狗定时器WD、高级电源管理控制器PS、片内外围数据控制器PDC、A/D转换器和D/A转换器等。
ARM7内核通过两条主要总线与片内资源进行互连：先进系统总线ASB（Advanced System Bus）和先进外围总线APB（Advanced Peripheral Bus）。
内核通过ASB 总线实现与片内存储器、外部总线接口EBI以及AMBA桥的互联，其中AMBA 桥驱动APB总线用来访问片内外围部件。
图2为微处理器体系结构图。
图2 微处理器体系结构AT91R40008微控制器的片内外围器件可以分为通用外围部件和专用外围部件，通用外围部件主要包括外部总线接口EBI、先进中断控制器AIC、并行I/O 口控制器PIO、通用同步/异步收发器USART、定时器/计数器TC和看门狗定时器WD等。
专用外围部件主要包括高级电源管理控制器PS、实时时钟RTC、片内外围数据控制器PDC和多处理接口MPI等。
AT91R40008的主要特点如下：●高性能32位RISC体系结构和高代码密度的16位Thumb指令集；●支持三态模式和在线电路仿真IDE；●32位数据总线宽度，单时钟访问周期的片内SRAM；●完全可编程的外部总线接口EBI，EBI的最大寻址空间位64MB，8条片选线和24条地址线；●8个优先级、可单独屏蔽的单向量中断控制，4个外部中断，包括一个高优先级、低延迟的中断请求；●32个可编程的I/O口；●3个16位的定时器/计数器，每个定时器都有1个可选的外部时钟输入引脚和2个多功能的I/O引脚；●2个UART，每个UART都有2个用于收发的专用外围数据控制器PDC通道；●可编程的看门狗定时器；●优良的省电性能，CPU和各种外围都可以单独停止工作。
图3 微处理器电路原理图图3给出了微处理器电路原理图，ARM微处理器的外围设计包括复位电路、时钟电路、片外Flash、JTAG调试电路。
复位电路采用通用的RC低电平复位电路；时钟电路采用50MHz钟振作为时钟源向CPU输入时钟信号；由于AT91R40008微处理器没有片内ROM，所以在外部扩展一个16M byte的Flash 作为引导存储器，保证复位完成后ARM从Flash的首地址开始运行指令。
AT91R40008微控制器的复位向量位于地址0，当复位完成后，ARM7TDMI 首先执行位于地址0的指令。
复位完成后，地址0必须映射到非易失性存储器。
引导存储器有NRST上升沿之前的第10个时钟周期时的BMS引脚输入电平决定。
当BMS为高电平时，引导存储器为与NCS0控制的8位外部存储器。
2.2 存储器电路设计本设计中，由于AT91R40008片内没有集成ROM，在设计中外拓了Flash。
Flash通常按照扇区来组织，其优点在于可以擦除重写单个扇区而不影响设备的其他部分里的内容，它的特点是在写入一个扇区之前，必须先将其擦除，而不能像RAM那样写覆盖。
本文中的Flash采用美国SST公司的SST39VF160芯片，它是一个1M×16的CMOS多功能Flash器件，操作电压为2.7-3.6V。
芯片采用的SuperFlash技术消耗很小的电流，使用很短的擦除时间，在擦除或编程操作中消耗的能量小于其他Flash技术制造而成的器件。
这种技术提供了固定的擦除和编程时间，与擦除/编程周期数无关。
SST39VF160的存储器操作由命令来启动，命令通过标准微处理器写时序写入器件，将WE#拉低、CE#保持低电平来写入命令。
地址总线上的地址在WE#或CE#的下降沿被锁存。
数据总线上的数据在WE#或CE#的上升沿被锁存。
当CE#和OE#都为低电平时，系统才能从器件的输出管脚获得数据。
其中，CE#是器件片选信号，当它是高电平时器件未被选中，只消耗等待电流。
OE#是输出控制信号，用来控制输出管脚数据的输出。
当CE#或OE#为高电平时，数据总线呈现高阻态。
AT91R40008微处理器片内集成了256K主SRAM，主SRAM重映射前的地址是0X300000，重映射后的地址是0X0。
可以在重映射前把ARM异常向量和引导代码复制到SRAM内，从而实现ARM7TDMI的中断和异常向量的软件修改。
SRAM的其余空间可以用于堆栈分配，或作为关键算法的数据和程序存储器。
为了使程序可以动态修改中断向量，AT91R40008引入了重映射命令来实现引导存储器（ROM或Flash）和内部主SRAM地址的切换。
如果系统要访问连接在片选线上的其他外部部件，则必须执行重映射命令，可通过EBI接口的重映射寄存器EBI_RCR中的RCB位置1来实现。
执行后，只有通过复位来恢复重映射前的状态。
Flash电路原理图如图4所示。
图4 Flash电路原理图FLASH存储电路用于存放启动代码及应用程序。
FLASH芯片SST39VF160的地址总线、数据总线直接与AT91R40008的地址总线、数据总线相连接，用AT91R40008的NCS0作为SST39VF160的片选信号，XRD线作为SST39VF160的读使能信号线，XWR作为SST39VF160的写使能信号。
SST39VF160数据宽度是16位，它的地址线A0对应2字节地址偏移，而AT91R40008地址线A0是对应一个字节地址偏移，所以在硬件设计的时候将SST39VF160的地址线A0－A20分别连接AT91R40008地址线的A1－A21。
同时SST39VF160的数据总线DQ0－DQ15分别连接AT91R40008的数据总线D0－D16。
SST39VF160工作电压为3.3V。
2.3 JTAG接口电路设计AT91R40008在进行调试或下载时支持在线操作，所用的下载调试口为通用的20针标准JTAG接口，此接口可以与电脑中的并行数据接口连接通过JTAG 和并口，建立测试设备与电脑中开发环境的连接。
JTAG口在线调试支持断点调试，支持寄存器和内存值显示等一系列先进的调试方法，大大方便了用户的软件调试和代码下载工作。
在进行JTAG硬件原理图设计的时候，设计方法按照通用的JTAG连接方式，具体电路图如图5所示。
图5 JTAG口电路原理图原理图中TDI，TDO为JTAG的数据输入、输出线，TCK为时钟脉冲端口，TMS为模式选择端口，在图中采用了上拉电阻的方式来提高整个电路的实际驱动能力，在设计上对JTAG的复位电路采用了软件复位和硬件复位并用的方式，在进行软件调试的时候既可以通过开发环境中的复位设置进行对CPU的复位，也可以通过电路板上的按键对CPU进行手动复位，在一般的调试过程中软件复位方式用得最为广泛也最为简便。
为了使交换机与电脑监控软件进行数据的通信，交换机中设计了一个数据U ART接口，UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收发送器。
UART 能同时进行发送和接收，即双工方式工作。
UART接口适用于一些传输数据量小，数据传输速度较慢的通信环境里面。
在实际电路中，与电脑中的电平彼此不相兼容，在具体设计串口电路时，主要考虑电平转换的问题，由于PC机串行口输出是标准的RS-232电平（15V），而AT91R40008 CPU的串行口输出的是标准CMOS电平，因此在进行数据交换的时候必须对相关的数据电平作一定的转换，否则不可能通信甚至会烧坏AT91R40008微处理器。
综合考虑了转换速率和驱动能力两个方面后，我们采用了Maxim公司生产的串口转换芯片。
图6 串口电路原理图MAX3232为专用的UART串口电平转换芯片，它能实现1.8V到15V的电平转换，在电路实现过程中，AT91R40008微处理器的串行管理通信接口同串口芯片的CMOS端口相接，而PC机的串行口接串口芯片的RS-232端口，其次还需要给转换芯片配置几个匹配电容，通常情况下采用0.1uF的电解或者钽电容。
外部电路也相对简单，图6为串口电路原理图。
2.4 系统时钟电路和复位电路设计EPA交换机的主时钟电路为所有相关器件包括存储器，外设接口以及本身的计数器等等提供精确的时间信息。
本设计分别采用50M晶振和25M晶振为AT91R40008微处理器和以太网控制器VT6512提供系统主时钟，通过芯片内部集成的时钟控制逻辑可以产生系统所需的不同频率的时钟信号。
图7为系统时钟电路图。
图7 系统时钟电路复位电路是使得EPA交换机在上电和重新启动时，需要对各个部件包括微处理器、以太网控制器、物理层收发器等在同一时刻进行复位从而保证整个设备的各个部件都能正常的协调工作。
按照AT91R40008的要求，复位信号nRESET是低电平激活，系统上电后，复位将恢复用户结构寄存器为默认值，并强迫ARM7TDMI从地址0开始执行，除了程序计数器之外，ARM7TDMI核的其他寄存器没有定义复位状态。
复位后，所有I/O引脚默认为输入方式。
AT91R40008规定在nRESET最小延迟时间为10个时钟周期，本设计为以太网控制器和物理层收发器也是低电平复位有效。
图8为复位电路原理图。
图8 复位电路原理图本电路设计是基于RC复位电路的实现，但RC复位电路存在电源毛刺和电源缓慢下降等问题。
本设计在RC电路上进行了一些改进。
增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。
增加了74LV14反相器，使以太网控制器和物理层收发器能更为可靠的复位。
2.5 MAC控制器电路设计MAC交换控制模块：这部分是整个设计的核心控制部分，这部分制定转发决策，实现数据的交换。