乙太網光電接口復用的一種實現方法

2023-05-03 07:59:01 1

專利名稱：乙太網光電接口復用的一種實現方法
技術領域：
本發明屬於具有乙太網PHY(Physical Layer，物理層)晶片的通訊領域，特別涉及到在具有光電復用功能埠的乙太網PHY晶片通訊領域，實現在乙太網PHY晶片中靈活配置晶片接口的方法。
背景技術：
在當前的乙太網PHY晶片中，一些晶片的某些埠可以承擔多項功能，既可以用來實現電接口(如連接RJ45網口連接器)，也可以用來實現光纖接口(如連接光收發模塊)。這樣在某些情況下可以減少電路板上的晶片總數，降低電路板的成本，並且可以提高產品配置的靈活性。
PHY晶片光電復用埠的工作原理如下(假設具有光電復用功能的晶片名為A，可復用的埠為1號埠，我們稱該埠為A-1埠)A晶片是具有N(N＝1、2、4、8……)個埠的乙太網PHY晶片，它的A-1埠既可以配置為電接口，也可以配置為光接口，可通過特定的配置引腳來設定。
根據晶片自身的特性要求，通過設置晶片的配置引腳的上下拉方式可以把晶片的A-1埠配置為專用的單一電接口，其對外接口為兩對差分線，直接接到乙太網接口變壓器，再外接RJ45連接器即可實現完整的電接口，實現方式如圖1a。
通過改變A晶片配置引腳的上下拉方式，也可以把A-1埠配置為專用的單一光接口，通過兩對差分線，連接外部的光收發模塊，實現完整的光接口，實現方式如圖1b。
當A-1埠處在電接口模式下時，無法和光收發模塊配合；當A-1埠處在光接口模式下時，也無法通過網口變壓器和RJ45連接器引出一個合格的電接口。
現有技術中，大多是分別地去實現上述兩種接口，無法用一個物理接口同時實現光、電接口的復用。這樣，一旦網口變壓器或者網口連接器或者光接口模塊損壞，PHY晶片的這個埠就再也無法利用；同時，現有技術也無法根據外部需求實現產品的靈活配置，不能充分利用晶片的特性，因而造成產品成本的增加。

發明內容
本發明的目的，即是針對現有技術中無法用一個物理接口同時實現光、電接口復用的缺陷，提供一種乙太網接口靈活配置的實現方法，充分利用晶片特性，在不修改硬體設計和元器件配置的情況下，靈活地實現光、電接口的復用，具有很高的可靠性。
本發明的目的是採用以下技術方案來實現的；
一種乙太網光電接口復用的實現方法，包括具有至少一個光電復用埠A-1的PHY晶片A，一個高速信號總線開關BS，總線開關的一側埠連接晶片A的埠，另一側埠連接Base-TX變壓器或光收發模塊。當系統不接插光模塊時，通過對PHY晶片的電路配置，使A-1埠工作在電接口模式，總線開關BS保持數據信號從A-1埠到網口變壓器和網口連接器一路的貫通；當總線開關BS接插光收發模塊時，PHY晶片的配置電路被改變，A-1埠工作在光接口模式，總線開關BS同時把數據信號切換到光收發模塊一路，指示燈控制信號隨數據信號一同切換。其中A-1埠可以是晶片的任一光電復用埠，不一定是第一埠。A-1埠在預設情況下設置為電接口，當用戶需要時，只要插上光收發模塊，即可使A-1埠工作在光接口模式下，原來的電接口被禁止。這樣就實現了產品的靈活配置，節約了系統資源，降低了成本。圖2為本發明實現光、電接口復用的連接關係示意圖。
本發明所述總線開關BS，可以參考圖3。每個總線開關包括輸入端A0-A15、輸出端B0-B15兩組總線，對應分為兩個8位的部分，可以分別通過控制端OE1和OE2控制其通斷。控制原理如下表

所述連接PHY晶片A的乙太網數據信號線為兩對、4根，同時接到總線開關BS的A0-A3和A8-A11；對應地，所述連接網口變壓器的4根數據線接到總線開關BS的B0-B3；連接光收發模塊的4根數據線接到總線開關BS的B8-B11。系統上電後的預設狀態是PHY晶片A配置在使其復用埠A-1工作在電接口模式，總線開關BS控制信號端OE1為「0」(低電平，下同)，OE2為「1」(高電平，下同)，總線開關A0-A7端和B0-B7端連通，乙太網數據信號在網口連接器和PHY晶片A-1埠間連通，電接口被選通。電接口指示燈信號可以選接在總線開關A4-A7端和B4-B7端相對應的任一路(如果有兩個指示燈，就是任意兩路，等等)，隨數據信號一同切換。當插上可選的光收發模塊時，電路上電後的狀態是PHY晶片A配置在使其復用埠A-1工作在光接口模式，總線開關BS控制信號端OE1為「1」，OE2為「0」，總線開關A8-A15端和B8-B15端連通，乙太網數據信號在光收發模塊和PHY晶片A-1埠間連通，光接口被選通。光接口指示燈信號可以選接在總線開關A12-A15端和B12-B15端相對應的任一路(如果有兩個指示燈，就是任意兩路，等等)，隨數據信號一同切換。
本發明在不改變任何系統設置的情況下，插入光接口板，則系統的復用埠改為光接口，如果不插入光接口板，該埠則提供一個電接口，實現了自動配置，從而實現了光、電接口的靈活復用，具有很高的可靠性。
本發明中所述的總線開關也可以用繼電器、場效應管、總線收發器件等替代，實現相同的功能。
本發明中所述的PHY晶片的配置方式取決於該晶片自身的特性要求，不同的晶片可以有不同的配置模式。
本發明中所述PHY晶片A的每對乙太網數據信號線連接到總線開關輸入埠的埠順序可以是任意的，只要每對信號線同時位於總線開關同一控制信號(本例中如OE1或OE2)所控制的總線通道內即可，但兩對信號線不能同時位於同一控制信號所控制的總線通道內。例如兩對連接PHY晶片A的乙太網數據信號線，既可同時接到總線開關BS的A0-A3和A8-A11，也可同時接到總線開關BS的A4-A7和A12-A15，還可同時接到總線開關的A1-A4和A9-A12、A3-A6和A10-A13等，相應地，連接到網口變壓器和光收發模塊的信號線對應地連接到總線開關的相應輸出埠。
本發明所述的電路，預設模式下工作在電接口模式，亦可把光接口模式作為預設配置的工作模式。
本發明的有益效果是1、在PHY晶片並無多餘接口的情況下，巧妙地實現了光電接口的復用，提升了產品性能。
2、無需任何設置，即可自動在光電接口間進行功能切換，有利於在PHY晶片資源有限的條件下靈活地適應多種需求。
3、節約成本，如果不用本技術方案，會造成局部成本的大幅度提升。


圖1a為復用埠作為普通電接口的實現方式圖1b為復用埠作為普通光接口的實現方式圖2為本發明的總線開關BS實現光、電接口復用的連接關係示意3a為總線開關BS控制端OE1的狀態連接3b為總線開關BS控制端OE2的狀態連接4為本發明的總線開關BS實施例連接關係示意5a為系統工作在電接口時的PHY晶片和總線開關控制電路配置5b為系統工作在光接口時的PHY晶片和總線開關控制電路配置6為本發明的場效應管實施例連接關係示意7a為系統工作在電接口時的PHY晶片和場效應管陣列控制電路配置7b為系統上作在光接口時的PHY晶片和場效應管陣列控制電路配置8為單個場效應管的控制電路9為單個繼電器的控制電路10為本發明的總線收發器件連接關係示意圖具體實施方式
以下為本發明的四個具體實施方式
。
參照圖4，總線開關BS的一側埠連接PHY晶片A的埠，另一側埠連接10/100Base-TX變壓器或百兆光收發模塊。連接PHY晶片A的乙太網數據信號線為兩對、4根，同時接到總線開關BS的A0-A3端和A8-A11端，總線開關BS可以選用QS32XVH245等；對應地，所述連接網口變壓器的4根數據線接到總線開關BS的B0-B3端；連接光收發模塊的4根數據線接到總線開關BS的B8-B11端。電接口指示燈信號對應地連接到A4和B4端，光接口指示燈信號對應地連接到A12和B12端。
參見圖5a，表示插入光接口模塊前，系統工作在電接口模式下，PHY晶片配置引腳C的狀態和總線開關BS的控制引腳OE1和OE2的狀態，此狀態作為系統的預設工作狀態。
在預設狀態下，PHY晶片的配置引腳C通過10千歐的上拉電阻R1連接到電源端，引腳C為高電平，使晶片的A-1埠工作在電接口狀態；同時，總線開關BS的控制埠OE1下拉(即通過一個10千歐的下拉電阻R2接地，使OE1端為低電平)、OE2上拉(即通過一個10千歐的上拉電阻R3連接到電源端，使OE2端為高電平)，即OE1＝0、OE2＝1，總線開關A0-A7端到B0-B7端選通，A8-A15端到B8-B15端截止，這時數據發送和接收信號通過連接到B0-B3埠的10/100Base-T X網口變壓器連接到網口連接器RJ45埠，實現一個百兆乙太網電接口。指示燈信號也通過總線開關A4和B4埠連通，導通RJ45埠的電接口指示燈。
參照圖5b，表示系統插入光接口模塊後PHY晶片配置引腳C的狀態和總線開關BS的控制引腳OE1和OE2的狀態。
插上光接口模塊後，PHY晶片的配置引腳C被光接口模塊上的強下拉電阻R4拉低，引腳C的電平VC＝V電源*R4/(R1+R4)＝V電源/11，即引腳C為低電平，PHY晶片的A-1埠工作在光接口狀態。同時，總線開關BS的OE1端電平被光接口模塊上的強上拉電阻R 5拉高(VOE1＝V電源*R2/(R2+R5)＝10V電源/11，OE1端為高電平)、OE2端電平被光接口模塊上的強下拉電阻R6拉低(VOE2＝V電源*R6/(R3+R6)＝V電源/11，OE2端為低電平)，即OE1＝1、OE2＝0，總線開關A0-A7端到B0-B7端截止，A8-A15端到B8-B15端導通，這時數據發送和接收信號連通到B8-B11埠的光收發模塊，實現一個百兆乙太網光接口。指示燈信號也通過總線開關A12和B12埠連通，隨數據信號同步切換到光接口模塊指示燈。
本發明中所述的總線開關BS也可以用場效應管替代，實現相同的功能。通過場效應管實現本發明目的的控制原理圖參見圖6，控制電路圖參見圖7a和圖7b，場效應管可以選用2N7002，BS170RLRA等，用8顆場效應管組成場效應管陣列1和陣列2，其中陳列1包含4顆場效應管，替代前述實施例中總線開關BS的數據通道A0～A3和B0～B3，陳列2包含4顆場效應管，替代前述實施例中總線開關BS的數據數據通道A8～A11和B8～B11，陣列1和陣列2替代總線開關BS來控制8路數據信號的流向，同時每路指示燈信號用1顆場效應管來完成對應控制。其中，每個場效應管的控制電路圖如圖8所示，場效應管的漏極D連接PHY晶片側的數據和指示燈信號，場效應管的源極S分別連接電接口側和光接口側的數據和指示燈信號，每一陣列中各場效應管的柵極G相連接，作為該場效應管陣列的控制信號OE1或OE2。根據場效應管自身電特性要求，當OE1＝1、OE2＝0，場效應管陣列1的A0-A3端到B0-B3端選通，場效應管陣列2的A4-A7端到B4-B7端截止，這時數據發送和接收信號通過連接到B0-B3埠的10/100Base-TX網口變壓器連接到網口連接器RJ45埠，實現一個百兆乙太網電接口。指示燈信號也通過一個同步動作的場效應管連通，導通RJ45埠的電接口指示燈。當OE1＝0、OE2＝1，場效應管陣列1的A0-A3端到B0-B3端截止，場效應管陣列2的A4-A7端到B4-B7端選通，這時數據發送和接收信號連通到B4-B7埠的光收發模塊，實現一個百兆乙太網光接口。指示燈信號也通過一個同步動作的場效應管，導通RJ45埠的光接口指示燈。
本發明中所述的總線開關BS也可以用繼電器替代，實現相同的功能，繼電器可選用G6S-2，EC2-4.5NU等型號。單個繼電器的控制電路如圖9所示，假設ab端為繼電器的一對常閉觸點，ac端為繼電器的一對常開觸點，控制線圈連接控制信號OE1和OE2。採用繼電器實現本發明功能的控制原理圖可等同於前述場效應管的控制原理圖-圖6和圖7。用8個繼電器組成繼電器陣列1和陣列2，其中陳列1包含4個繼電器，替代前述實施例中總線開關BS的數據通道A0～A3和B0～B3，陳列2包含4個繼電器，替代前述實施例中總線開關BS的數據數據通道A8～A11和B8～B11，陣列1和陣列2替代總線開關BS來控制8路數據信號的流向，同時每路指示燈信號用1個繼電器來完成對應控制。繼電器的輸入端接口a連接PHY晶片側的數據和指示燈信號，繼電器的常開觸點輸出端接口c分別連接電接口側和光接口側的數據和指示燈信號，每個陣列中各繼電器控制線圈相聯接，作為繼電器陣列的控制信號OE1和OE2。
當OE1＝1、OE2＝0，繼電器陣列1的各常開觸點導通，A0-A3端到B0-B3端選通，繼電器陣列2的各常開觸點斷開，A4-A7端到B4-B7端截止，這時數據發送和接收信號通過連接到B0-B3埠的10/100Base-TX網口變壓器連接到網口連接器RJ45埠，實現一個百兆乙太網電接口。指示燈信號也通過一個同步動作的繼電器連通，導通RJ45埠的電接口指示燈。同理，當OE1＝0、OE2＝1，繼電器陣列1的A0-A3端到B0-B3端截止，繼電器陣列2的A4-A7端到B4-B7端選通，這時數據發送和接收信號連通到B4-B7埠的光收發模塊，實現一個百兆乙太網光接口。指示燈信號也通過一個同步動作的繼電器，導通RJ45埠的光接口指示燈。
本發明中所述的總線開關BS也可以用總線收發器件替代，實現相同的功能。通過總線收發器件實現本發明目的的控制原理參見圖10，總線收發器件型號如74LVTH16245，74LVTH245等，控制電路的具體工作方式等同於前述實施例中總線開關BS的工作方式。
本實施例中的各電阻選值，應和系統的電源電壓值相適應，保證各器件工作在穩定可靠的電平狀態。
權利要求
1.一種乙太網光電接口復用的實現方法，包括具有至少一個光電復用埠A-1的PHY晶片A，其特徵在於，包括高速信號總線開關，總線開關的一側埠連接晶片A，另一側埠連接Base-TX變壓器或光收發模塊，當系統不接插光模塊時，A-1埠工作在電接口模式，同時總線開關保持數據信號從A-1埠到網口變壓器和網口連接器一路的貫通；當系統插入光收發模塊時，PHY晶片的配置電路被改變，A-1埠工作在光接口模式，同時總線開關把數據信號切換到光收發模塊一路。
2.根據權利要求1所述的一種乙太網光電接口復用的實現方法，其特徵在於，總線開關也可以用繼電器、場效應管、總線收發器件等替代。
3.根據權利要求1或2所述的一種乙太網光電接口復用的實現方法，其特徵在於，指示燈控制信號隨數據信號一同切換。
全文摘要
一種乙太網光電接口復用的實現方法，屬於通訊領域，包括具有至少一個光電復用埠A－1的PHY晶片A，將晶片A埠連接到一個高速信號總線開關，當系統不接插光模塊時，A－1埠工作在電接口模式，同時總線開關BS保持數據信號從A－1埠通過網口變壓器到網口連接器一路的貫通；當系統接插光收發模塊時，A－1埠配置為工作在光接口模式，總線開關同時把數據信號切換到光收發模塊一路，指示燈控制信號隨數據信號一同切換。本發明在PHY晶片並無多餘接口的情況下，靈活實現了光電接口的復用，不需任何設置即可在光電接口間進行功能切換，提升了產品性能，有利於在PHY晶片資源有限的條件下靈活地實現需求，節約成本。
文檔編號H04L29/10GK1725762SQ20041007061
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月23日 優先權日2004年7月23日
發明者黃自亮, 李煒 申請人:杭州華為三康技術有限公司