CN101800653A - 兼容以太网tx和fx接口的以太网盘pcb及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB及该以太网盘的制作方法，该方法中，在以太网盘PCB上焊接工作模式选择信号单元，通过高或低电平选择PHY芯片处于TX或FX工作模式；当PHY芯片处于TX工作模式时，第一电感选通3.3V供电单元，来自TX接口的以太网差分电信号经第一接口电路接入PHY芯片的数据接口；当PHY芯片处于FX工作模式时，第二电感选通2.5V供电单元，来自FX接口的以太网差分光信号经光纤收发器转换为电信号，再经第二接口电路接入PHY芯片的数据接口。本发明，一块以太网盘PCB兼容TX和FX接口，降低了成本，提高了研发和维修效率。

Description

兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB及制作方法

技术领域

本发明涉及以太网交换机，具体涉及兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB及制作方法。

背景技术

数据通信业务是通过因特网、帧中继、ATM、X.25分组交换网、DDN等网络提供的各类数据传送业务。近年来，随着网络技术的迅猛发展，数据业务在网络业务中所占的比重越来越大。在数据通信业务中，以太网数据业务MSTP的使用正在以日新月异的速度增长，所以，制造商们也都在以太网数据业务的研究方面和制造方面投入了大量的人力、物力和精力。

国际标准组织(ISO)制定的以太网接口将其支持的业务速率划分为10M/100M/GE/TE等多种速率，但是按照业务侧传输的承载方式来看，上述接口可以简单的划分为电接口(TX)和光接口(FX)这两种类型，为此，以太网网设备的接口也分为电接口和光接口两种。具体来说，为了适配业务侧的传输接口，目前一般有光接口以太网盘和电接口以太网盘两种，它们分别采用不同的盘名和PCB板名，甚至在同一速率下，比如以百兆速率作为业务侧接口的以太网盘在生产中也存在百兆以太网电接口(交换/透传)盘和百兆以太网光接口(交换/透传)盘，它们的工作原理分别如附图1和附图2所示，从图1、图2中可以看出，它们除了在业务侧的承载光电信号进入物理层的PHY之前不同外，从PHY送出到交换模块或者透传模块后的其他实现处理方式都是相同或者雷同的，实现的EOS的功能也是一样的，甚至在网管上的大部分的界面都是相同或者雷同的。

经过上述分析可见，目前的以太网盘单盘只能具有一种接口，即不是电接口就是光接口，这样，在科研阶段，它们会被分配到不同的研究部门分别进行开发，在PCB加工的时候也需要分别进行投板和加工，进入中试的时候也会分别的进行测试和老化试验，在生产、维修环节更是需要分别进行维修和加工，甚至备料阶段，如果缺少PCB板，即便是其他的材料都具备，也无法进行加工，由此，造成了人力和物力资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决以太网盘单盘不能同时兼容TX和FX接口的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种兼容以太网TX和FX接口的以太网盘制作方法，其特征在于：

A、在以太网盘PCB上焊接工作模式选择信号单元，该工作模式选择信号单元产生高电平或低电平并输出至PHY芯片组中PHY芯片的G_FX/TP引脚，该高电平或低电平用于设定所述PHY芯片组中的PHY芯片工作在TX或FX模式；

B、当设定PHY芯片组中的PHY芯片工作在TX模式时，焊接第一电感和第一接口电路，第一电感连通用于第一接口电路工作的3.3V供电单元，来自TX接口的以太网电信号经第一接口电路接入PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口；当设定PHY芯片组中的PHY芯片工作在FX模式时，焊接第二电感、光纤收发器和第二接口电路，第二电感连通用于第二接口电路工作的2.5V供电单元，来自FX接口的以太网光信号经光纤收发器转换为电信号，再经第二接口电路接入PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口。

上述方法中，所述PHY芯片组中的PHY芯片的型号为LXT9785。

上述方法中，工作模式选择信号单元为上拉电阻或FPGA。

本发明还提供了一种兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB，该以太网盘PCB上设有PHY芯片组、工作模式选择信号单元和3.3V、2.5V供电单元以及接口单元接口、接口电路接口和电感单元接口，所述PHY芯片组中的PHY芯片的

引脚连接至工作模式选择信号单元，该工作模式选择信号单元通过上拉电阻或FPGA输出高、低电平；所述接口单元接口分别经所述接口电路接口连接至所述PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口；所述电感单元接口用于选通供接口电路工作的3.3V或2.5V供电单元。

上述以太网盘PCB中，所述PHY芯片组为一片LXT9785芯片，所述接口单元接口包括若干TX接口和若干FX接口，所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口、第一绝缘模块接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和第二绝缘模块接口，TX接口分别依次经第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和第二绝缘模块接口连接至PHY芯片的数据接口，所述电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

上述以太网盘PCB中，所述PHY芯片组包括第一、第二PHY芯片，所述接口单元接口包括若干TX接口和FX接口，所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和两组背靠背设置的第二绝缘模块接口，TX接口分别经第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口连接至第一、第二PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和两组第二绝缘模块接口连接到第一、第二PHY芯片的数据接口，所述电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

上述上述以太网盘PCB中，所述PHY芯片组包括第一、第二PHY芯片，所述接口单元接口包括若干TX接口和FX接口，所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口、SMII到SS-SMII模式转换模块和第二绝缘模块接口，TX接口分别经第一滤波稳压单元接口连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口、SMII到SS-SMII模式转换模块和第二绝缘模块接口连接至第一、第二PHY芯片的数据接口，所述电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

本发明，通过选通不同的供电单元和接口电路在一块以太网盘PCB上同时兼容TX和FX接口，降低了成本，提高了研发和维修效率。

附图说明

图1是现有百兆以太网电接口(交换/透传)盘的原理示意框图；

图2是现有百兆以太网光接口(交换/透传)盘的原理示意框图；

图3是本发明提供的以太网(交换/透传)盘的原理示意框图；

图4是本发明提供的以太网(交换/透传)盘接口电路示意图；

图5物理层芯片PHY参考电路；

图6RJ45与物理层芯片PHY的连接电路示意图；

图7光纤收发器与物理层芯片PHY的连接电路示意图。

具体实施方式

为了解决以太网单盘不能同时兼容TX和FX接口的问题，本发明提供了一种兼容以太网TX和FX接口的以太网盘制作方法，

A、在以太网盘PCB上焊接工作模式选择信号单元，该工作模式选择信号单元为上拉电阻或FPGA，用于产生高或低电平并输出至PHY芯片组中PHY芯片的

引脚，该高或低电平设定PHY芯片组中的PHY芯片处于TX或FX工作模式；

B、当设定PHY芯片组中的PHY芯片处于TX工作模式时，焊接第一电感和第一接口电路，第一电感连通用于第一接口电路工作的3.3V供电单元，来自TX接口的以太网差分电信号经第一接口电路接入PHY芯片组中PHY芯片的数据接口；当设定PHY芯片组中的PHY芯片处于FX工作模式时，焊接第二电感、光纤收发器和第二接口电路，第二电感连通用于第二接口电路工作的2.5V供电单元，来自FX接口的以太网差分光信号经光纤收发器转换为电信号，再经第二接口电路接入至PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口。

本发明还提供了一种兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB，下面结合附图对该以太网盘PCB作出详细的说明。

如图3所示，兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB上设有PHY芯片组、工作模式选择信号单元和3.3V、2.5V供电单元以及接口单元接口、接口电路接口和电感单元接口，PHY芯片组中PHY芯片的

引脚连接至工作模式选择信号单元，该工作模式选择信号单元通过上拉电阻或FPGA输出高或低电平，接口单元接口分别经接口电路接口连接至PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口，电感单元接口用于选通供接口电路工作的3.3V或2.5V供电单元。

以太网单盘中物理层芯片PHY和交换及数据缓存单元之间一般有3种接口方式，分别为RMII接口、SMII接口和SS-SMII接口。如图4，该以太网单盘的网络设备侧接口一般为十兆和百兆的电以太网接口RJ45及百兆光以太网接口，根据应用要求可在百兆光以太网中采用光纤收发器芯片，以实现对远端光纤收发器的监视管理控制功能。为保证该两种接口的业务实现硬件在同一个单盘上，需要百兆物理层芯片能够实现从串行数据转换成SMII、SS-SMII、RMII接口格式或者反向转换，从而完成自动协商、冲突检测、载波侦听、配置管理、时钟恢复同步等功能，本发明中PHY芯片型号选择的是LXT9785，它可以通过软件或者硬件引脚接高低电平选择工作模式，实现FX或者TX信号的接入。

LXT9785的引脚示意图如图5所示，其包括：

数据接口，这是物理层芯片(PHY芯片)与交换及数据缓存之间的接口。

MDIO管理接口，这是一组串行控制总线，包含一个输入时钟(MDC)和一个双向数据信号MDIO，可以通过这些MDIO管理接口对PHY的寄存器进行配置，例如，当该以太网单盘是1X8接口模式时，MDC0和MDIO0配置八个接口，当是2X4接口模式时，MDC0、MDIO0和MDC1和MDIO1分别配置前四个接口和后四个接口。

地址及控制接口：

ADD[4:0]为PHY的基本地址；

AMDIX_En为网络接口的平绞线模式选择，拉高为自适应；拉低时平绞线的选择由MDIX引脚来获得，高为双绞线模式，低为平线模式；

SECTION为数据接口模式选择，高为2X4接口模式，低为1X8接口模式，一般选择1X8接口模式，两个电阻选焊；

为网络接口是电口或光口的选择，高为光口模式，低为电口模式，两个电阻选焊；

MODESEL1和MODESEL0为数据接口模式选择，MODESEL[1:0]：00为RMII模式；01为SMII模式；10为SS-SMII模式；11为保留原模式。所有接口都应为同一个模式，不可混用。

网络接口及指示灯控制接口为电口或光口侧的数据信号及传输灯指示控制信号。

SDn是当网络接口为光口时的信号检测，高为正常，低为信号受损。一般使用的端口设为高，不用的端口设为低。注意此PHY芯片的SD信号是和激光器输出SD信号是相反的，不能直接对接，需通过FPGA取反后相连。SD_2PV5为SD信号的初始电压选择，一般直接接地，即初始电压为0。

VCCPECL为数字电源，一般接2.5V，但是当接口为光接口时不用此电源，可以直接接地以降低电源功耗。

VCCIO为芯片管脚电压，一般都支持2.5V和3.3V，根据实际情况而定。PHY芯片的

引脚连接至工作模式选择信号单元，可以采用以下两种方法产生该工作模式选择信号单元的高或低电平，一种方法是通过原理图绘制和PCB布板的时在需要选择的引脚上分别留有两个电阻位置，一个电阻的一侧接电源，另一个电阻的一侧接地，通过选焊这2个电阻来决定是接地还是接电源的方法控制高低电平的选择；另一种方法是将需要选择的引脚引入FPGA，通过FPGA编程选择输出是拉高还是拉低的电平来进行芯片工作模式的选择。

由于以太网单盘按业务接口来分有电接口(TX)和光接口(FX)两种类型，在业务模式上又分为以太网透传盘和以太网交换盘，这样就有了4种组合。当作为以太网透传盘的时候只用一片PHY就可以了，因为PHY选择的型号为LXT9785，因此在透传的时候使用SS-SMII模式，需用一组绝缘模块，绝缘模块一般选用1:1变压器，本实施例使用的是SH1164。当作为以太网交换盘的时候，则需要使用SMII模式和交换机以及EOS芯片分别进行对接，这样就需要有两块PHY芯片，对应也需要有两组1:1变压器，这种进行模式转换对接的搭建方法为硬件搭建方法，也可以通过PGA来实现SMII到SS-SMII模式转换(该转换方法参见中国发明专利CN1905558A，名称为单一化以太网交换板及数据交换方法)。

下面以不同的实施例对兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB进行详细的说明。

实施例一：

该实施例作为以太网透传盘使用，PHY芯片组为一片LXT9785芯片，接口单元接口包括若干TX接口的若干FX接口，接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一1:1变压器接口以及第二滤波稳压单元接口、光纤收发器接口和第二1:1变压器的接口，TX接口分别依次经第一滤波稳压单元接口和第一1:1变压器连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和第二1:1变压器连接至PHY芯片的数据接口，电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

在该实施例中，布局电路板时，将实现第一、第二接口电路的元器件和电路尽可能的安排在集中的位置，然后分别独立引入3.3V和2.5V这两种电源，并且在引入的入口处安放第一电感和第二电感，根据电感的导通性选择焊接电感，比如：假如第一电感接口设置在3.3V入口处，第二电感接口设置在2.5V入口处，那么，当只焊接第一电感的时候，第一接口电路部分的元器件只有3.3V的供电；而选择只焊接第二电感的时候，第二接口电路部分的元能器件只有2.5V的供电，这样就不会导致同时引入电源，另外，可以避免其它部分元器件如FX光纤收发器的金属屏蔽壳或者TX的RJ45的金属座等，接触到其他的电源或者地而导致的大量短路或者信号串扰的情况出现，完全起到隔离作用。这就是设置第一、第二电感的作用，当然也可以用0欧电阻替代或者安放其他导通元件，由具体情况使用选择决定。

实施例二：

该实施例作为以太网交换盘使用，PHY芯片组包括第一、第二PHY芯片，接口单元接口包括若干TX接口和FX接口，接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一1:1变压器接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和两组背靠背设置的第二1:1变压器接口，TX接口分别经第一滤波稳压单元接口和第一1:1变压器接口连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和两组第二1:1变压器接口连接第一、第二PHY芯片的数据接口，电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

实施例三：

该实施例作为以太网交换盘使用，与实施二不同的是：

所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一1:1变压器接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口、SMII到SS-SMII模式转换模块和第二1:1变压器接口，TX接口分别经第一滤波稳压单元接口连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经第二滤波稳压单元接口、光纤收发器接口、SMII到SS-SMII模式转换模块和第二1:1变压器接口连接至第一、第二PHY芯片的数据接口。在本实施例中，采用中国发明专利CN1905558A中的方法实现SMII到SS-SMII模式的转换，因此只需使用一个1:1变压器。

图6为RJ45与物理层芯片PHY的连接电路示意图，对于以太网TX信号的传输一般选择型号为RJ45的接口器件与物理层芯片PHY进行连接，RJ45端口是常见的双绞线以太网端口，因为在快速以太网中也主要采用双绞线作为传输介质，所以根据端口的通信速率不同RJ-45端口又可分为10Base-T网RJ-45端口和100Base-TX网RJ-45端口两类，100Base-TX网的RJ-45端口通常标识为“10/100bTX”，这主要是现在快速以太网路由器产品多数还是采用10/100Mbps带宽自适应的。PHY虽然提供绝大多数模拟支持，但是仍需外接6、7只分立元件组成的第一滤波稳压单元和一个局域网绝缘模块，该绝缘模块一般采用一个1:1的变压器，即第一1:1的变压器。这些部件的主要功能是为了保护PHY免遭由于电气失误而引起的损坏，电路中电阻、电容的取值根据现有技术选择，满足信号间的阻抗匹配要求即可。

图7光纤收发器与物理层芯片PHY的连接电路示意图，对于以太网的FX信号的传输一般选择3.3V供电的光纤收发器与物理层芯片PHY进行连接，本实施例中，光纤收发器的型号为PT7320-31-1T。电路中电阻、电容的取值根据SFP模块交流耦合特性而定，其为现有的技术。TXFAULT信号为光纤收发器传输故障指示信号，必须通过上拉电阻4.7k-10k欧姆连接到3.3V供电单元，工作时，该引脚为低表示正常工作状态，若为高则表示光纤收发器传输出现故障。注意此信号和PHY芯片的SD输入信号定义相反，不能直接对接。

本发明，通过对PHY芯片的

引脚施加高电平或低电平选择PHY芯片处于TX或FX工作模式，当PHY芯片处于TX工作模式时，第一电感选通3.3V供电单元，来自TX接口的以太网差分电信号经第一滤波稳压单元和第一1:1变压器接至PHY芯片；当PHY芯片处于FX工作模式时，第二电感选通2.5V供电单元，来自FX接口的以太网差分光信号经光纤收发器转换为电信号，再经第二滤波稳压单元和第二1:1变压器接至PHY芯片，从而实现了一块PCB板对TX和FX两种接口的兼容。

本发明优点在于降低了成本。从生产环节来说，PCB加工的一次投版费用只需支付一次，而物料的贮备方面无需再储备多种PCB板和元器件(大于6种的机盘采用了这种解决方案，每2种机盘合并成一个PCB，拥有同一个PCB板号和不同的盘号)，在维修和工程应用方面也大大的节省了人力的付出。从研发环节来说，单盘的开发大大缩短，尤其是软件上基本可以做到兼容，网管的统一性也大大提高。从客户环节来说，购买了TX接口的机盘如果经过扩容改造，希望更换成FX接口的产品，可以直接返回或者就地更改，大大的提高了投入的利用率，防止了重复建设的投入。

本发明这种高集成度的解决方案在可重复利用、注重环保方面具有高度的创新性，不仅仅是单纯地在同一块板子上全部焊上TX或者FX接口的元器件，本发明是在对同时支持两种模式的PHY芯片的选型支持、保证串扰和屏蔽要求等等方面进行了大量测试的基础上形成的技术方案。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.兼容以太网TX和FX接口的以太网盘制作方法，其特征在于：

A、在以太网盘PCB上焊接工作模式选择信号单元，该工作模式选择信号单元产生高电平或低电平并输出至PHY芯片组中PHY芯片的

引脚，该高电平或低电平用于设定所述PHY芯片组中的PHY芯片工作在TX或FX模式；

B、当设定PHY芯片组中的PHY芯片工作在TX模式时，焊接第一电感和第一接口电路，第一电感连通用于第一接口电路工作的3.3V供电单元，来自TX接口的以太网电信号经第一接口电路接入PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口；当设定PHY芯片组中的PHY芯片工作在FX模式时，焊接第二电感、光纤收发器和第二接口电路，第二电感连通用于第二接口电路工作的2.5V供电单元，来自FX接口的以太网光信号经光纤收发器转换为电信号，再经第二接口电路接入PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口。

2.如权利要求1所述的兼容以太网TX和FX接口的以太网盘制作方法，其特征在于所述PHY芯片组中的PHY芯片的型号为LXT9785。

3.如权利要求1或2所述的兼容以太网TX和FX接口的以太网盘制作方法，其特征在于工作模式选择信号单元为上拉电阻或FPGA。

4.兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB，其特征在于该以太网盘PCB上设有PHY芯片组、工作模式选择信号单元和3.3V、2.5V供电单元以及接口单元接口、接口电路接口和电感单元接口，

所述PHY芯片组中的PHY芯片的

引脚连接至工作模式选择信号单元，该工作模式选择信号单元通过上拉电阻或FPGA输出高、低电平；

所述接口单元接口分别经所述接口电路接口连接至所述PHY芯片组中的PHY芯片的数据接口；

所述电感单元接口用于选通供接口电路工作的3.3V或2.5V供电单元。

5.如权利要求4所述的兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB，其特征在于：

所述PHY芯片组为一片LXT9785芯片；

所述接口单元接口包括若干TX接口和若干FX接口；

所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口、第一绝缘模块接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和第二绝缘模块接口，TX接口分别依次经第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和第二绝缘模块接口连接至PHY芯片的数据接口；

所述电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

6.如权利要求4所述的兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB，其特征在于，

所述PHY芯片组包括第一、第二PHY芯片；

所述接口单元接口包括若干TX接口和FX接口；

所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和两组背靠背设置的第二绝缘模块接口，TX接口分别经第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口连接至第一、第二PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口和两组第二绝缘模块接口连接到第一、第二PHY芯片的数据接口；

所述电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

7.如权利要求4所述的兼容以太网TX和FX接口的以太网盘PCB，其特征在于，

所述PHY芯片组包括第一、第二PHY芯片；

所述接口单元接口包括若干TX接口和FX接口；

所述接口电路接口包括第一滤波稳压单元接口和第一绝缘模块接口以及光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口、SMII到SS-SMII模式转换模块和第二绝缘模块接口，TX接口分别经第一滤波稳压单元接口连接至PHY芯片的数据接口，FX接口分别依次经光纤收发器接口、第二滤波稳压单元接口、SMII到SS-SMII模式转换模块和第二绝缘模块接口连接至第一、第二PHY芯片的数据接口；

所述电感单元接口包括第一电感接口和第二电感接口，第一电感接口连接在3.3V供电单元和TX接口之间，第二电感接口连接在2.5V供电单元和FX接口之间。

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