Cfp模塊控制器的製作方法
2023-07-26 12:27:01 3
專利名稱：Cfp模塊控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光通信技術領域，特別涉及一種CFP模塊控制器。
背景技術：
隨著通信傳輸容量的日益增長，傳統的傳輸技術已經不能滿足傳輸容量和傳輸速度的要求，特別是在數據中心應用領域，網際網路核心節點領域，教育機構、搜尋引擎、大型網站、高性能計算領域等。為防止核心網絡的帶寬資源出現不足，承運商和服務供應商們對新一代高速網絡協議進行部署。電氣電子工程師學會(IEEE: Institute of Electricaland Electronics Engineering)組織對40GE/100GE乙太網進行了定義，並且發布了IEEE802. 3ba 標準。CFP( Centum Form-factor Pluggable)模塊標準是多源協議組織(MSA:Multi-sources Agreement)定義的針對40GE/100GE應用的光收發模塊,其主要特點是小尺寸和支持熱插拔，輸出並行40GE/100GE信號。CFP光模塊是將R0SA，T0SA，CDR，TIA等元件全部集成並封裝在一個可插拔的CFP模塊裡，其主要應用於光纖傳輸網絡中，它的機械、電氣和管理接口都由可插拔光收發器模塊標準定義。CFP控制器為CFP的專門控制單元，對CFP模塊內各元件進行工作控制、數據採集、
溫度控制、存儲管理等。如圖I 所不，現有的 CFP 控制器主要包括 MDIO(Management Data Input/Output)接口單元和微處理器，高速率的MDIO接口單元使用專門的晶片，比如CPLD，FPGA或ASIC實現，接收主機發出的控制信息；CFP模塊的狀態轉變，內部元件的工作控制，數據採集，溫度控制，信息儲存管理等則由微處理器來完成。其不足之處在於微處理器處理速度以及響應速度比較難滿足CFP要求，難以兼容下一代CFP模塊的大帶寬，高速率，快響應的要求，同時需要專門的晶片去實現MDIO接口功能，集成度低。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種兼容性好、集成度高、響應速度快的CFP模塊控制器。為了實現上述發明目的，本實用新型提供了以下技術方案一種CFP模塊控制器，包括依次連接的通訊接口、協議處理單元、設備控制單元；其中，所述通訊接口用於與外部主機的通訊；所述協議處理單元從所述通訊接口接收外部主機發出的信息，生成所述設備控制單元可識別的信息；設備控制單元，其與CFP控制器外各CFP元件相連，用於根據所述協議處理單元處理後的信息對CFP控制器外各CFP元件進行控制；其中，所述通訊接口、協議處理單元和設備控制單元集成在同一塊晶片中。協議處理單元接收主機發送過來的信息，解析並迅速響應MSA協議範圍內規定的各種命令和操作，設備控制單元根據這些命令和操作完成對CFP模塊的控制。本實用新型通過將上下兼容的協議實現部分集成到協議處理單元中，而將相對變化較大的CFP器件控制內容分開到設備控制單元中，採用這種分離結構給CFP模塊提供很高的兼容性和靈活性。將通訊接口、協議處理單元和設備控制單元集成到一塊晶片(例如FPGA晶片、ASIC晶片等)實現，集成度聞。作為本實用新型的優選方案，所述設備控制單元還用於收集CFP控制器外各CFP元件的狀態信息和實時監控信息，例如DDM數據、報警信息、錯誤信息等，並將收集到的信息送入所述協議處理單元。協議處理單元可上報這些信息給主機，方便主機了解CFP模塊運行狀況。所述協議處理單元包括總線適配器，所述總線適配器連接有內部總線，所述內部總線上連接有主機信息處理模塊和CFP映射寄存器模塊。其中，所述總線適配器與所述通訊接口連接，用於將主機發出的控制信息轉換成統一的內部總線信息格式或將內部總線上的信息轉換成主機可讀的信息格式；所述主機信息處理模塊，用於接收內部總線上經總線適配器轉換後的主機發送來的信息，響應和解析主機信息，並根據需要將更新的信息寫入
所述CFP映射寄存器模塊中。所述設備控制單元從所述CFP映射寄存器模塊讀取更新後的信息對CFP控制器外各CFP元件進行控制。作為本實用新型又一種優選方案，所述協議處理單元還包括CFP狀態控制處理模塊，其連接在所述內部總線上，用於根據內部總線上主機發來的CFP模塊狀態控制信息和設備控制單元發來的CFP模塊運行狀態信息來控制CFP模塊的狀態變遷，再將狀態變遷信息送入設備控制單元中，設備控制單元根據CFP模塊的狀態變遷信息控制CFP模塊內CFP控制器以外的各CFP元件。所述CFP狀態控制處理模塊，還用於將狀態變遷的信息更新到CFP映射寄存器模塊中，主機可以從CFP映射寄存器中讀取所述狀態變遷信息查看。優選的，所述協議處理單元還包括告警信息模塊，其連接在所述內部總線上，接收內部總線上所述設備控制單元發送過來的告警信息，處理後將信息寫入CFP映射寄存器模塊中。所述協議處理單元還包括CFP中斷處理模塊，其連接在所述內部總線上，接收內部總線上來自所述主機信息處理模塊、CFP狀態控制處理模塊、告警信息模塊和/或設備控制單元發送過來的中斷信息，處理後以中斷方式上報給主機。優選的，所述協議處理單元還包括驅動控制單元，其連接在所述內部總線上，接收內部總線上設備控制單元發來的相關信息，協助協議處理單元和設備控制單元的通信和控制。優選的，所述設備控制單元包括內部總線、所述內部總線上連接有Flash控制器、⑶R控制器、Laser控制器、TIA控制器、ADC/DAC控制器、DDM控制器和總線適配器。所述協議處理單元中的內部總線與所述設備控制單元中的內部總線相連；所述設備控制單元中的總線適配器與CFP控制器外各CFP元件連接。所述Flash控制器XDR控制器、Laser控制器、TIA控制器、ADC/DAC控制器、DDM控制器各自獨立工作，控制CFP模塊內的相應的元件，每個控制器獨立的根據主機、協議處理單元各模塊發送過來的控制信息，完成相應元件的打開，初始化，關閉等操作。優選的，所述通訊接口為MDIO接口或通用輸入輸出接口 GPI0，所述通用輸入輸出接口 GPIO包括SPI接口、I2C接口、SMBus接口、UART接口或USB接口。豐富的IO資源極大的提高了模塊的擴展性和靈活性。與現有技術相比，本實用新型的有益效果I、本實用新型採用分離式的結構，將協議部分和控制部分分離，邏輯結構上將CFP協議處理單元和設備控制單元分離，併集成到一塊晶片上實現，極大的滿足了 CFP到CFP4的兼容性以及模塊開發重用特性。2、將MDIO接口、涉及MSA協議相關控制處理的內容等集成到一個控制器內，具有很高的集成度，降低生產成本以及提高模塊的穩定性。3、該控制器提供豐富的IO資源以及總線資源，極大的提高了模塊的擴展性和靈活性。4、本實用新型採用FPGA晶片、ASIC晶片等實現該CFP模塊控制器，具有極高的處理速度和響應速度，滿足CFP到CFP4的處理速度要求。
圖I為現有的C F P模塊控制器電路框圖。圖2為本實用新型的C F P模塊控制器電路框圖。圖3為圖2中的協議處理單元的內部電路框圖。圖4為圖2中的設備控制單元的內部電路框圖。
具體實施方式
下面結合試驗例及具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本實用新型上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本實用新型內容所實現的技術均屬於本實用新型的範圍。如圖2所示，本實用新型的CFP模塊控制器，包括依次連接的通訊接口、協議處理單元、設備控制單元；其中，所述通訊接口用於與外部主機的通訊；所述協議處理單元從所述通訊接口接收外部主機發出的信息，生成所述設備控制單元可識別的信息；設備控制單元，其與CFP控制器外各CFP元件連接，用於根據所述協議處理單元處理後的信息對CFP控制器外各CFP元件連接進行控制，比如元件的工作控制、數據採集、溫度控制等。其中，所述通訊接口、協議處理單元和設備控制單元集成在同一塊晶片中。協議處理單元接收主機發送過來的信息，解析並迅速響應MSA協議範圍內規定的各種命令和操作，設備控制單元根據這些命令和操作完成對CFP模塊的控制。本實用新型通過將上下兼容的協議實現部分集成到協議處理單元中，而將相對變化較大的CFP器件控制內容分開到設備控制單元中，採用這種分離結構給CFP模塊提供很高的兼容性和靈活性。將通訊接口、協議處理單元和設備控制單元可以集成到一塊晶片中實現(例如FPGA晶片、ASIC晶片等)，集成度高。具體的，所述設備控制單元還用於收集CFP模塊內各元件的狀態信息和實時監控信息，例如DDM數據、報警信息、錯誤信息等，並將收集到的信息送入所述協議處理單元。協議處理單元可上報這些信息給主機，方便主機了解CFP模塊運行狀況。所述通訊接口為MDIO接口或通用輸入輸出接口 GPI0。所述通用輸入輸出接口 GPIO包括SPI接口、I2C接口、SMBus接口、UART接口或USB接口，豐富的IO資源極大的提高了模塊的擴展性和靈活性。MIDO接口基於IEEE標準，提供高達25MHz的處理速率並能向下兼容至ΙΟΟΚΗζ，滿足CFP MSA的協議要求。如圖3所示，所述協議處理單元包括總線適配器，所述總線適配器連接有內部總線，所述內部總線上連接有主機信息處理模塊和CFP映射寄存器模塊。其中，所述總線適配器與所述通訊接口連接，用於將主機發出的控制信息轉換成統一的內部總線信息格式或將內部總線上的信息轉換成主機可讀的信息格式；所述主機信息處理模塊,用於接收內部總線上經總線適配器轉換後的主機發送來的信息，響應和解析主機信息，並根據需要將更新的信息寫入所述CFP映射寄存器模塊中。所述設備控制單元從所述CFP映射寄存器模塊讀取更新後的信息對CFP模塊內CFP控制器外各CFP元件進行控制，完成元件的打開，初始化，關閉等操作。所述CFP映射寄存器模塊為CFP模塊提供了存儲空間，並能完成 存儲更新，鎖存，保持，讀清等CFP MSA定義的操作，能處理主機發出的讀寫操作，將主機寫入的信息存儲在CFP映射寄存器模塊中，或者將CFP映射寄存器模塊中的信息返回給主機。另外，所述協議處理單元還包括CFP狀態控制處理模塊，其連接在所述內部總線上，用於根據內部總線上主機發來的CFP模塊狀態控制信息和設備控制單元發來的CFP模塊運行狀態信息來控制CFP模塊的狀態變遷，再將狀態變遷信息送入設備控制單元中，設備控制單元根據CFP模塊的狀態變遷信息控制CFP模塊內CFP控制器外各CFP元件，完成元件的打開，初始化，關閉等操作。這裡，外部主機對CFP模塊的控制有兩種方式，一種是通過通訊接口中的MDIO接口，發送軟體控制信號(如各種控制命令信息)對CFP映射寄存器模塊進行讀寫操作來改變CFP模塊的運行狀態。另一種方式是通過硬體信號的方式進行控制，外部主機可以通過通用輸入輸出接口 GPIO發送復位控制信號、低功耗控制信號等來直接改變CFP模塊的運行狀態。所述CFP狀態控制處理模塊，還用於將狀態變遷的信息更新到CFP映射寄存器模塊中，主機可以從CFP映射寄存器中讀取所述狀態變遷信息查看。所述協議處理單元還包括告警信息模塊，其連接在所述內部總線上，接收內部總線上所述設備控制單元發送過來的告警信息(括報警信息、錯誤信息、DDM數據信息等)，處理後將信息寫入CFP映射寄存器模塊中。主機可從該CFP映射寄存器模塊讀取這些信息，所述協議處理單元還包括CFP中斷處理模塊，其連接在所述內部總線上，接收內部總線上來自所述主機信息處理模塊、CFP狀態控制處理模塊、告警信息模塊和/或設備控制單元發送過來的中斷信息，提供了使能配置，中斷發起和清除，多級中斷查詢，告警信號鎖存，告警虛假屏蔽，錯誤類型映射等功能，處理後以中斷方式上報給主機，方便主機了解各模塊的運行情況。所述協議處理單元還包括驅動控制單元，其連接在所述內部總線上，接收內部總線上設備控制單元發來的相關信息，協助協議處理單元和設備控制單元的通信和控制。具體的，驅動控制單元接受設備控制單元發送的各種信息(比如DDM信息，元件報警，元件錯誤信息等)，並對信息進行解析，更新到相應的處理模塊中。如圖4所示，所述設備控制單元包括內部總線、所述內部總線上連接有Flash控制器、CDR 控制器(Clock Data Recovery)、Laser 控制器、TIA 控制器(Trans-ImpedanceAmplifier)、ADC/DAC 控制器、DDM 控制器(Digital Diagnostic Monitoring)和總線適配器。所述協議處理單元中的內部總線與所述設備控制單元中的內部總線相連；所述設備控制單元中的總線適配器與CFP控制器外各CFP元件連接。所述Flash控制器XDR控制器、Laser控制器、TIA控制器、ADC/DAC控制器、DDM控制器各自獨立工作，控制CFP模塊內CFP控制器外各相應的CFP元件，比如快閃記憶體Flash、時鐘數據恢復器⑶R、雷射器Laser、跨阻放大器TIA、ADC/DAC器件，數字診斷器DDM等(可根據具體情況來擴展)，每個控制器獨立的根據主機、協議處理單元發送過來的控制信息，完成這些元件的啟動，初始化，關閉、配置、調度等，獲取這些元件的狀態信息，比如檢測數據，元件報警信息，元件運行錯誤信息等，獲取的信息經過內部總線發給協議邏輯處理單元。這裡所述快閃記憶體Flash、時鐘數據恢復器⑶R、雷射器Laser、跨阻放大器TIA、ADC/DAC器件，數字診斷器DDM等均為現有成熟技術，其工作功能原理不再詳述。本實用新型採用分離式的結構，將協議部分和控制部分分離，邏輯結構上將CFP協議處理單元和設備控制單元分離，併集成到一塊晶片上實現，極大的滿足了 CFP到CFP4的兼容性以及模塊開發重用特性。將MDIO接口、涉及MSA協議相關控制處理的內容等集成到一個控制器內，具有很高的集成度，降低生產成本以及提高該控制器模塊的穩定性。該控制器還提供豐富的IO資源以及總線資源，極大的提高了模塊的擴展性和靈活性。本實用新型採用FPGA晶片、ASIC晶片等實現該CFP模塊控制器，具有極高的處理速度和響應速度，滿足CFP到CFP4的處理速度要求。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種CFP模塊控制器，其特徵在於，包括依次連接的通訊接口、協議處理單元、設備控制單元； 所述通訊接口用於與外部主機的通訊； 所述協議處理單元從所述通訊接口接收外部主機發出的信息，生成所述設備控制單元可識別的信息； 所述設備控制單元，其與CFP控制器以外的各CFP元件相連，用於根據所述協議處理單元處理後的信息對CFP控制器外各CFP元件進行控制； 其中，所述通訊接口、協議處理單元和設備控制單元集成在同一塊晶片中。
2.根據權利要求I所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述設備控制單元還用於收集CFP控制器外各CFP元件的狀態信息和實時監控信息，並將收集到的狀態信息和實時監控信息送入所述協議處理單元。
3.根據權利要求2所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述協議處理單元包括總線適配器，所述總線適配器連接有內部總線，所述內部總線上連接有主機信息處理模塊和CFP映射寄存器模塊。
4.根據權利要求3所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述協議處理單元還包括CFP狀態控制處理模塊，其連接在所述內部總線上。
5.根據權利要求4所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述協議處理單元還包括告警信息模塊，其連接在所述內部總線上。
6.根據權利要求5所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述協議處理單元還包括CFP中斷處理模塊，其連接在所述內部總線上。
7.根據權利要求6所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述協議處理單元還包括驅動控制單元，其連接在所述內部總線上。
8.根據權利要求7所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述設備控制單元包括內部總線、所述內部總線上連接有Flash控制器、⑶R控制器、Laser控制器、TIA控制器、ADC/DAC控制器、DDM控制器和總線適配器；所述協議處理單元中的內部總線與所述設備控制單元中的內部總線相連；所述設備控制單元中的總線適配器與CFP控制器外各CFP元件連接。
9.根據權利要求I至8任一項所述的CFP模塊控制器，其特徵在於，所述通訊接口為MDIO接口或通用輸入輸出接口 GPI0。
專利摘要本實用新型公開了一種CFP模塊控制器，包括依次連接的通訊接口、協議處理單元、設備控制單元；所述通訊接口用於與外部主機的通訊；所述協議處理單元從所述通訊接口接收外部主機發出的信息，生成所述設備控制單元可識別的信息；設備控制單元，其與CFP控制器以外的各CFP元件相連，用於根據所述協議處理單元處理後的信息對所述各CFP元件進行控制；其中，所述通訊接口、協議處理單元和設備控制單元集成在同一塊晶片中。本實用新型採用分離式的結構，將協議部分和控制部分分離，邏輯結構上將CFP協議處理單元和設備控制單元分離，併集成到一塊晶片上實現，兼容性好，集成度高，處理速度快。
文檔編號H04B10/25GK202713310SQ201220380289
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者黃慶, 梁波, 塗瑞 申請人:成都新易盛通信技術股份有限公司