在實際應用中，工業(yè)網(wǎng)絡設備可能會面對復雜的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)環(huán)境，比如復雜物理拓撲結(jié)構(gòu)（網(wǎng)絡中大量使用路由器/交換機，并且可能有外部設備接入），可能導致網(wǎng)絡中出現(xiàn)大量的IP廣播/多播，非目標IP包，這些包大量出現(xiàn)，就有可能把真正攜帶有效通信數(shù)據(jù)的包“淹沒”掉。為了解決這些風險，T2M/N2L平臺內(nèi)置的ETHSW模塊提供了廣播/多播風暴抑制，數(shù)據(jù)幀過濾等硬件功能。

本文主要介紹用于數(shù)據(jù)幀過濾的“模式匹配 （Pattern Matcher）”功能，并舉例T2M/N2L ETHSW模塊提供的Receive Pattern Matcher功能，可以用來和PORT接收到的Frame的特定字段對比，在normal forwarding processing的基礎上執(zhí)行一些預定義的特定動作：如Discard， MGMTFWD，F(xiàn)orce_Forward，從而在ETHSW的PORT端完成對特定數(shù)據(jù)幀的識別，減少通過ETHSW Management Port進入GMAC/CPU處理的數(shù)據(jù)幀數(shù)量，從而降低GMAC數(shù)據(jù)傳輸負載和CPU處理IP協(xié)議棧的軟件負載，降低“丟幀”發(fā)生的風險；

ETHSW總共12個Pattern Matcher可用。

Pattern Matcher支持固定匹配模式和2字節(jié)匹配模式；最多可匹配到從數(shù)據(jù)幀源MAC地址字段之后最多偏移256字節(jié)處。

Pattern Matcher可以與集成的hub模塊結(jié)合使用。允許實現(xiàn)當一個特定的幀被接收時，觸發(fā)MAC傳輸。這允許在實現(xiàn)像Powerlink這樣的協(xié)議時，節(jié)點設備被觸發(fā)傳輸，是通過接收來自中央主節(jié)點的特定幀來控制的。

Pattern Matcher的4種模式：

MODE 1固定模式

固定比對Frame的SRC MAC地址域后開始的12字節(jié)，（第13th-24th字節(jié))因為該范圍包含了Type_Length字段（2字節(jié)），所以最多比對10 Bytes負載內(nèi)容；

通過PTRN_CMP寄存器和PTRN_MSK寄存器配置數(shù)據(jù)幀中參與對比的每個字節(jié)的比較值和掩碼，運行時根據(jù)掩碼對Frame中相應字節(jié)作AND運算，對比PTRN_CMP中的比較值，相同即為Match，然后預定義的Action操作被觸發(fā)。

MODE 2-4：flexible模式

Mode 2-4都是2字節(jié)比較，比較的具體方法描述如下，比較位置（offset值：0-256）從13 th byte開始計算偏移；

MODE 2：2 byte table look-up：Frame中Offset位置開始的2字節(jié)，和最多8個比較值作比較；

MODE 3：2 byte range compare with minimum and maximum range：Frame中Offset位置開始的2字節(jié)，判斷其是否在預設的最小值（min）和最大值（max）范圍內(nèi)；Compare Match規(guī)則為：Min <= 2 byte Value <= Max

MODE 4：2 byte inverted 2-byte inverted range compare by using a minimum and maximum range：Frame中Offset位置開始的2字節(jié)，反向比較 ，Compare Match規(guī)則為：2byte value <= Min or ?2 byte value >= Max;

Mode 2/3/4下比較值和寄存器配置的對應關(guān)系：

舉例：

在我們的PN例程中，為了解決測試和實際應用時，網(wǎng)絡中出現(xiàn)ARP風暴，導致DCP連接出現(xiàn)故障的問題，因為ARP.request本身是廣播幀，用廣播風暴抑制不太合適（可能會把真正需要答復的ARP.request屏蔽掉），所以用Pattern Matcher 提取針對該Station IP地址的ARP.request；

實現(xiàn)該功能使用2個Pattern Matcher（編號0xa和 0xb），工作在Mode 3（2 byte range compare）下，對比ARP.request幀中的Target IP Address 域，每個Pattern Matcher對比2字節(jié)IP地址；

UM中MODE 3的意義為：

2-byte range compare by using a minimum and maximum range，at a programmable offset， with port and queue mask for frame triggering and optional Length/Type matching.

從Offset指定的位置，F(xiàn)rame中的2字節(jié)，如果這兩字節(jié)的值落在定義的Min和Max值之間，則認為匹配成功；

Max/Min配置值與寄存器配置對應關(guān)系如下：

代碼如下：

這段代碼可以看到：

action=MGMTFWD | MODE_2BYTE_RANGE| VLAN_SKIP | LEARNING_DIS | SWAP_BYTES |MATCH_LT| SET_PRIO;

其中比較重要的配置有：

MGMTFWD：定義為Compare Match的幀，提取到Management Port（ETHSW PORT 3），不再轉(zhuǎn)發(fā)；

MODE_2BYTE_RANGE：定義Pattern Matcher 工作在MODE 3;

MATCH_LT：定義除了比較2 byte數(shù)據(jù)，還需要同時比較Length_Type域，該示例中為0x0806；

max_min：分別定義IP地址的高低2字節(jié)需要匹配的值，按照上面的對照表，寫入到PTRN_CMP寄存器中；

offset：定義需要比較的2字節(jié)從數(shù)據(jù)幀MAC地址域后開始的位置；Target IP Address域的高低2字節(jié)的offset分別為26和28；

port_mask：表示在哪些PORT口上實施該Pattern Matcher；示例中port_mask = 3，即在3個PORT口上都實施；

函數(shù)ethsw_setup_mqprio_pattern_add()配置Pattern Matcher相關(guān)寄存器；這里不作詳細說明，請參考UM（Section 28.3.15）和Source Code;

以上簡單說明了ETHSW提供的Pattern Matcher的基本功能。T2M/N2L平臺的ETHSW是功能強大的交換機，實現(xiàn)了較多Lay2級別的交換功能，后續(xù)文檔會繼續(xù)介紹如TDMA/HUB等亮點功能，敬請期待。