一種可遠(yuǎn)程網(wǎng)管的光纖收發(fā)器的設(shè)計(jì)

        隨著信息化建設(shè)的突飛猛進(jìn)，人們對(duì)于數(shù)據(jù)、語音、圖像等多媒體通信的需求日益增加，以太網(wǎng)寬帶接入方式被提到重要位置。但是傳統(tǒng)的5類線電纜只能將以太網(wǎng)電信號(hào)傳輸100 m，在傳輸距離和覆蓋范圍方面已不能適應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要。與此同時(shí)，光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼、傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，光纖收發(fā)器是利用了光纖這一高速傳播介質(zhì)很好地解決了以太網(wǎng)在傳輸方面的問題?，F(xiàn)在市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的光纖收發(fā)器其結(jié)構(gòu)一般分成獨(dú)立式和機(jī)架式，支持速率為10/100/1000 Mb/s。電信級(jí)業(yè)務(wù)中為了管理和布線方便多采用機(jī)架式光纖收發(fā)器，支持多塊業(yè)務(wù)卡同時(shí)工作，但是也存在著很多問題，如需要安裝特定客戶端軟件，不能遠(yuǎn)距離控制等。針對(duì)這些問題該系統(tǒng)采用基于Web技術(shù)的B/S模式和基于GUI的C/S模式的液晶顯示，使用通用的瀏覽器登錄系統(tǒng)，無需安裝應(yīng)用軟件，就可以把采集到的數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的形式在瀏覽器上顯示并且在液晶顯示屏上顯示數(shù)據(jù)，做到本地和遠(yuǎn)端都能有效地監(jiān)控。該系統(tǒng)還支持RFP功能，這樣在發(fā)生故障時(shí)數(shù)據(jù)包不會(huì)沿著已經(jīng)發(fā)生故障的線路繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，造成大量丟包。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式結(jié)構(gòu)，便于網(wǎng)管模塊對(duì)各個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊統(tǒng)一管理和供電。系統(tǒng)主要可分為光電轉(zhuǎn)換電路、網(wǎng)管控制電路、溫度檢測(cè)電路、液晶顯示電路和供電電源電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 



        光電轉(zhuǎn)換電路主要功能是將適合在電纜中傳輸?shù)碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)；網(wǎng)管控制電路主要功能是PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制光電轉(zhuǎn)換部分，即一個(gè)網(wǎng)管模塊控制多個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊；液晶顯示電路主要功能是把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在液晶屏上顯示，以便進(jìn)行本地監(jiān)控；供電電源電路主要為所有的光電轉(zhuǎn)換電路和網(wǎng)絡(luò)控制電路提供必要的電源。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2．1 光電轉(zhuǎn)換電路

        本方案采用IP113S光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片為核心，硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。IP113S是一款單芯片快速以太網(wǎng)媒體轉(zhuǎn)換器，包含3端口10/100 Mb /s物理層收發(fā)器、3個(gè)完整的MAC單元(帶有1個(gè)二層交換器)以及緩存的高性能以太網(wǎng)快速交換電路，支持10Base-TX、100Base-TX和 100Base-FX，支持10 M/100 M和全雙工/半雙工自適應(yīng)功能，16 KBx32的SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)緩沖區(qū)，其帶寬可達(dá)1 Gb/s，具有低功耗、功能齊全和易于調(diào)試等特點(diǎn)。光電轉(zhuǎn)換部分所有狀態(tài)信息以及控制工作方式都是通過對(duì)IP113S內(nèi)部的128個(gè)寄存器的讀寫操作完成的。本方案選用了CPUC/CPUIO方式，把光電轉(zhuǎn)換部分上的IP113S作為從設(shè)備，網(wǎng)管控制部分上的LPC2210作為主設(shè)備，使網(wǎng)管控制部分可以通過CPU接口監(jiān)控光電轉(zhuǎn)換部分。另外可以根據(jù)需要擴(kuò)展多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分，與遠(yuǎn)程的上位機(jī)進(jìn)行通信。 



2．2 網(wǎng)管控制電路

        網(wǎng)管控制電路部分包括ARM最小系統(tǒng)，以太網(wǎng)接口電路，鍵盤、LCD接口電路和溫度檢測(cè)電路，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。采用LPC2210處理器進(jìn)行控制，該處理器是NXP公司16/32位144引腳ARM7TDMI-S微控制器，支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的處理器，資源豐富，應(yīng)用廣泛。復(fù)位電路使用了帶I2C存儲(chǔ)器的監(jiān)控芯片CAT1025JI-30，復(fù)位門檻電壓3．0～3．15 V，提高了系統(tǒng)的可靠性。該處理器片內(nèi)只有16 KB片內(nèi)靜態(tài)RAM，需要擴(kuò)展RAM，本系統(tǒng)擴(kuò)展了8 MB的PSRAM(MT45W4MW16)作為程序的運(yùn)行空間。該控制器沒有片內(nèi)Flash，因此需要外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，本系統(tǒng)所擴(kuò)展的存儲(chǔ)器有2 MB的NOR Flash(SST39VFl60)，用來存儲(chǔ)引導(dǎo)程序，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)引導(dǎo)內(nèi)核和文件系統(tǒng)。16MB的NAND Flash(K9F2808-UOC)，用來存儲(chǔ)μCLinux內(nèi)核，文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。采用了2．2英寸的TFT6758液晶模塊，其工作電壓為 3．3 V，與整個(gè)系統(tǒng)的供電相同，便于供電。為了得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，采用16位總線接口。溫度檢測(cè)電路以溫度傳感器LM75為核心，通過I2C接口和 LPC2210連接。LM75可測(cè)量的溫度為-55～125℃，工作電壓為3．3～5．5 V，可以將溫度直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，通過微控制器直接讀取，使用方便。 



        在電子裝置中，可靠的電源電路設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，所以為了保證本控制單元可靠工作，在設(shè)計(jì)中采用2組電源冗余工作方式，只要有一路電源能正常工作，整個(gè)系統(tǒng)就能正常工作。