10G b/s的XFP光模块设计与实现

论文摘要

在现代信息网络中,光纤通信占据着主导地位,随着网络的覆盖越来越广和通信容量的不断增加,使得通信链路的管理工作变得复杂。光收发模块是光纤通信网络中的主要器件之一,这就希望光收发模块具有智能化的功能来管理链路。具有数字诊断功能的光收发模块具有一定的智能化,能够为链路提供方便、有效的监测手段,使得管理简单化。本文在此背景下,对带数字诊断监测功能的小型封装可插拔光收发模块进行研究,分析了INF-8077i协议,光模块原理、光模块硬件电路,低层软件和监控软件设计,给出了XFP光模块的设计思路。本文在光模块的收发部分,选用具有时钟数据恢复的芯片,可对信号进行时钟恢复和数据重发,具有硬件电路设计简单与性价比高等特点。在光模块的电源接入设计上,考虑到光模块的热插拔特性和协议对上电时序的严格要求,采用智能化的电源管理芯片对光模块进行保护。为了能更好的对链路进行管理和对模块的监测选用带有高精度的ADC功能的控制芯片对5个DDM参数进行采集和数据处理,并通过温度查询算法,将合适的DAC的值输出用于动态的控制TOSA,同时,控制芯片还要对协议所规定的控制、状态引脚进行定时扫描和处理,用于实现数字诊断功能。在对5个DDM参数校准的研究中,分析了内部校准和外部校准的优劣性以及系统的特性,选用内部校准方式对参数校验。文中还研究了低层软件的从模式下I2C通信,并口模拟I2C的硬件部分,监控软件的主模式下的I2C通信,Flash/EE编程,软件代码优化等。最后,为验证模块的性能,本文给出了光模块几个重要参数的测试方案,通过反复测试和分析,本方案制作的XFP光模块其消光比、眼图及接收灵敏度等几项重要指标均满足协议要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的研究工作和论文主要内容
• 第2章 10G b/s的XFP模块的协议分析
• 2.1 光纤通道协议
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 FC-0层对本项目的意义
• 2.2 INF-8077i协议描述
• 2.2.1 电气接口的定义
• 2.2.2 协议定义的电源滤波电路
• 2.2.3 光模块时序
• 2.3 数字断诊监控接口描述
• 2.4 小结
• 第3章 XFP模块的总体设计方案
• 3.1 XFP模块的工作原理分析
• 3.2 光模块的硬件设计
• 3.2.1 电接口的设计
• 3.2.2 电源模块
• 3.2.3 控制模块
• 3.2.4 接收模块
• 3.2.5 发射模块
• 3.3 小结
• 第4章 XFP光模块数字诊断的软件设计
• 4.1 光模块数字诊断的工作原理介绍
• 4.2 数字诊断功能分析
• 4.2.1 模块寿命预测
• 4.2.2 故障定位
• 4.2.3 兼容性验证
• 4.3 XFP光模块主程序的设计与分析
• 4.4 FLASH/EE接口
• 4.5 数字诊断功能的ADC软件设计
• 4.6 激光器光功率控制软件设计与分析
• 4.7 I/O口异常监测软件设计
• 4.8 告警报警软件设计
• 2C接口的软件设计'>4.9 I²C接口的软件设计
• 2C协议原理分析'>4.9.1 I²C协议原理分析
• 4.9.2 从接收器方式
• 4.9.3 从发送器方式
• 4.10 XFP光模块的数据校准软件设计
• 4.11 监控软件程序设计
• 4.11.1 PC机并行接口简介
• 4.11.2 Labview的界面设计概述
• 4.11.3 界面设计与层次结构
• 4.11.4 上位机软件与模块的通信时序
• 4.12 小结
• 第5章 光模块性能测试及分析
• 5.1 时序测试
• 5.1.1 发射关断时间测试与开启时间测试
• 5.2 光模块的性能测试
• 5.3 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 附录