光模块协议之8436

2021年9月8日 1点热度 0条评论 来源: @prejudice

  8436协议规定了QSFP+ 4X10G 可插拔模块设计的规范即需要统一和特别注意的地方。包括:

  1、硬件原理图,即硬件电路设计,包括:

金手指的设计(长度),各引脚的定义和功能(INTL Modprsl txp txn gnd),电协议所用的逻辑电平(LVTTL CML等),电路连接方案推荐,电阻电容磁珠大小推荐,滤波电路设计推荐,各模式配合的写码信息(LPMode),各引脚逻辑电压大小,功耗要求等。

  2、结构和PCB板设计 包括:

PCB板尺寸 MPO口大小。不详细讲解。

  3、I2C通信接口协议,不详细讲解,前8636及后续有专门讲解。

  4、热要求(热仿真),不详细讲解。

   5、QSFP 4x10G 内存映射信息(A0 A2),

8636及8472协议中更加详细解释,前节有,不详细解释。

本节主要讲解硬件电路和各引脚功能,金手指引脚和MCU,MCU和电芯片之间的硬件电路为高速模块外围电路,设计必须掌握,基于candance设计,掌握了金手指引脚功能和与MCU连接、电源连接电路后,有利与后续模块工作原理更深层次的理解。

后续有专门章节讲解整个外围电路连接和模块工作原理,如何和上位机互动。

  协议主要规定的是金手指引脚及其封装。

如图,QSFP+金手指一共38个引脚,根据长度由长到短依次为GND VCC TXRX控制引脚等。

  模块与外部设备例如测试板连接如上图:

1、模块内部大致分为三个板块,MCU Laser Driver TIA&Amplifier,抽出对外的金手指引脚连接到测试板。ModSelL ModPrsL IntL ResetL LpMode SCL SDA在示例图中只有一部分接了上拉电阻,这个VCC为测试板向模块提供的电源,为金手指引脚。在实际设计中,这些引脚都接了上拉电阻,保证初始化后的高电平,而IntL ResetL LpMode SCL SDA  ModSelL 这些引脚都可与MCU连接,通过MCU来控制。

2、Laser Driver 输入的引脚有TXP  TXDisable(通过MCU的io口来控制),而Laser Driver 输出的引脚有TXLOS TXFault 还有输出到VCSEL的引脚12根等,连接到的是MCU的io引脚,通过这两个引脚的改变,并且读取driver对应的TXfault TXlos寄存器来判断是哪里出了问题(这部分在对应的驱动器芯片解读章节讲解)。TIA&LA输入的是PIN的引脚,输出的是RXP/N 和连接到MCU的RXLOS RSSI(接收光电流,用于监控和校准接收光功率)。要注意的是,MCU和这些电芯片通过I2C连接,每个电芯片都有对应的SCL SDA引脚,MCU作为主设备对其进行寄存器读写的操作。金手指的SCL SDA另外连接到MCU,实现的是上位机对MCU的读写操作(间接通过测试板)。

3、滤波电路及磁珠等,对于上拉电阻推荐给出的是4.7k-10k,实际可根据情况选择;VCC VCCTX VCCRX(VCC到实际供给电芯片的VCCTX/RX有一个缓启或压降电路,保证其稳定性),所接的滤波电路,滤除相应的高频成分和低频成分,推荐的并联22uF 0.1uF电容,串联一个1uh电感,实际可接磁珠(相当于电阻和电感串联,对不同频率信号有不同的阻抗)。

 下面主要讲讲连接的几个功能引脚都实现什么功能,起到什么作用。

1、ModSelL是一个输出引脚(对于模块来说),用于选择模块(I2C从设备)。当被测试板拉低时,实现I2C的通信,当上位机勾选ModSelL控制框选,发出控制信号,MCU将其拉高,并且断开和测试板的I2C的通信。时序要求在此不详细讲。

2、

ResetL引脚在前已述要被上拉为高电平,上位机发出RESET控制信号时(注意概念不可混淆,金手指引脚的电平状态只是指示,是协议规定的统一的遵守的,实际实现重置,低功耗模式,i2c通信等控制操作是通过MCU来实现的),MCU的io口将其置为低电平并且开始复位MCU和电芯片。

3、LpMode,同样必须上拉为高电平,控制通过MCU实现。

低功耗模式功耗的大小由对应的指定位显示(upper page 00h byte129 bits 6-7)。在8636协议中有详细讲解。

4、ModPrsL是一个显示模块是否存在(于测试板)的引脚。在模块内部接地,测试板外部上拉,低电平时存在,测试板及上位机指示灯亮起。

5、IntL引脚表示模块内部出现异常,对于模块来说是输出引脚,同样在模块内部被上拉,MCU判断出现的所有异常然后将其拉低,测试板通过读取这个引脚然后反馈给上位机显示异常。

异常包括告警警告,RXLOS TXLOS TXFAULT等。

6、TXP/N是差分输入到DRIVER的,差分阻抗为100欧,差分输出通常在500-1600mv之间。

RXP/N同样如此,差分阻抗为100欧,差分输出通常小于1600mv,不同的模块要求不同,性能越好,需要的差分输出也就越低,表示其接收良好,即使在差分输出低的情况下也能很好的判决高低电平数据信号。太低了则会出现误码。TIA芯片有专门的寄存器RXswing来控制,8636协议中upper page03h中也有指示RX幅度大小的字节。

第224 225字节。

  通过本章的讲述,详细知道QSFP+金手指引脚的封装和作用,详细根据协议讲述了几个控制引脚的具体连接和其实现的功能和实现的方法(MCU控制),有利于理解模块的工作原理和后续的开发工作。

 

 

 

    原文作者:@prejudice
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_38844099/article/details/103301284
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