CN102930877B - 适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法，其包括用户读写访问接口、光模块控制器及激光器控制器，用户读写访问接口与光模块控制器连通，激光器控制器与光模块控制器连接；光模块控制器主要包括IIC硬件接口、FLASH读写单元、数据存储输出单元、数据处理及协议实现单元、访问权限控制单元、监控参数测量单元、参数内部校准单元、外设驱动管理单元、控制数据输出接口、定时中断服务单元及温度补偿单元。本发明采用嵌入式系统设计，通过将光模块控制器进行功能单元分割，各单元采用简单有效的算法和功能设计，结合外部串行激光器控制器和用户读写访问接口组成一个简单高效的光模块数字诊断控制系统。

Description

适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其是涉及一种适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法。

背景技术

当前，各种网络中所需要的光收发一体模块种类越来越多，要求也越来越高。为了满足网络系统不断增长的需求，光模块正不断向标准化、小型化、智能化发展。智能光模块，即采用数字诊断功能的光模块，是各厂商技术升级换代的标志性产品。

利用智能化的光模块，网络管理单元可以实时监测光收发模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射接收的光功率。这些参数变量的测量，可以帮助网络管理单元找出光纤链路中故障发生的位置，简化维护工作，提高系统的可靠性。

为了实现光模块的监控及诊断，通常采用专用芯片，如MAXIM公司的专用芯片DS1856/DS1859，这类芯片内部具有EEPROM，模数转换器，数字电位器及逻辑电路，涉及EERPOM工艺、CMOS工艺的集成及数字电路器的光刻，同时具有12位模数转换器，管脚多，封装大，不利于光模块的小型化；同时制造工艺难度大，成本高，不利于光模块的推广使用。

随着技术的发展开始越来越多的使用高度集成的微控制处理器来实现对光模块的数字监控，为了满足各种复杂服务，微控制处理器往往需要使用多种程序中断服务，可是有许多功能程序单元是不允许被打断执行的，例如使用I/O口进行IIC数据传输时，传输被打断后造成协议的错误执行，往往会造成不可预料的数据错误。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法，以解决传统微控制处理器对光模块进行数字监控中由于程序中断造成的数据错误，同时也更便捷地对光模块进行控制。

为达上述目的，本发明的一种适用于光模块控制器中数字监控系统，其包括用户读写访问接口、光模块控制器及激光器控制器，所述用户读写访问接口与所述光模块控制器连通，所述激光器控制器与所述光模块控制器连接；所述光模块控制器主要包括IIC硬件接口、FLASH读写单元、数据存储输出单元、数据处理及协议实现单元、访问权限控制单元、监控参数测量单元、参数内部校准单元、外设驱动管理单元、控制数据输出接口、定时中断服务单元及温度补偿单元，所述IIC硬件接口与所述用户读写访问接口电性连接，FLASH读写单元存储用户控制数据，所述数据存储输出单元提供数据读写保存，用户通过用户读写访问接口(100)及IIC硬件接口(201)将访问数据地址重映射到FLASH读写单元(202)内部扇区，所述数据处理及协议实现单元进行数据计算和实现光模块控制器数据诊断；所述访问权限控制单元提供用户访问数据的权限，所述监控参数测量单元采集监控数据，所述参数内部校准单元读取校准数据得到监控量，所述外设驱动管理单元为数据处理及协议实现单元提供外设驱动能力，所述控制数据输出接口电性连接有输出控制接口，所述控制数据输出接口用于缓存控制数据，并通过定时中断服务单元推送控制数据到输出控制接口，所述温度补偿单元获得最佳温度补偿值，通过计算实时温度采样值和用户设定的补偿温度范围自动调整温度补偿间隔。

进一步地，所述IIC硬件接口提供有多个SLAVEID地址；所述FLASH读写单元内部具有多个与SLAVEID地址匹配的虚拟EEPROM存储器。

进一步地，所述虚拟EEPROM存储器地址为B0H、B2H、B4H、B6H、B8H、BAH、BCH及BEH。

进一步地，所述外设驱动能力包括模/数转换器，数/模转换器，FLASH读写单元读写及IIC硬件接口通讯功能。

进一步地，所述控制数据输出接口临时记录控制数据，判断系统空闲后推送控制数据到输出控制接口，临时记录的控制数据由使能标识haveEn、数据地址addr及数据长度len组成，所述定时中断服务单元在检测到使能标识haveEn＝1后将控制数据输出到输出控制接口。

进一步地，所述最佳温度补偿值按8bit拆分存储。

本发明一种适用于光模块控制器中数字监控系统的实现方法，其包括FLASH技术模拟EEPROM器件的方法、参数内部校准方法及温度补偿值的计算方法，所述FLASH技术模拟EEPROM器件的方法通过数据存储输出单元实现，具体步骤如下：

A)、光模块控制器内部使用mainLoop实现功能模块循环执行；

B)、用户通过用户读写访问接口及IIC硬件接口进行读写访问；

C)、当用户有一个write data写操作时，控制数据缓存进入内部RAM后启动定时器timer并复位计数器T＝0；

D)、计数器T循环计数同时判断计数T时间的大小；

E)、当计数器T≥25ms时，关闭定时器timer停止计数，并将缓存在RAM中的控制数据批量拷贝到FLASH读写单元内部扇区；定时器timer计数期间如果在计数器T＜25ms内有新的读写访问操作都将复位重启定时器timer重新计数；定时器timer计数期间如果发生读数据read data操作时，发现定时器timer处于停止stop状态则不会复位重启定时器timer重新计数；

所述参数内部校准方法由参数内部校准单元实现，所述参数内部校准单元通过线性排序将校准数据顺序存储，校准数据由当前点采样值、单精度浮点型斜率值及单精度浮点型补偿值按顺序排列组成，通过比较采样adc值和各个分段点处adc值的大小，找到比较值较小点处的线段，并计算出监控值mon＝curradc*slope+offset，其中curradc为所取分段点adc校准点处的实时采样值，单精度浮点型slope为该线段的斜率值，单精度浮点型offset为该线段的Y轴位移量。

所述温度补偿值的计算方法由用户设定补偿温度范围为tmpMax和tmpMin，当前获得实时温度采样值为currTmp，控制数据补偿值有效数据宽度为12bit，分别存储在tab[0-123]，tab[128-251]中，其中tab[0-123]＝bit11～bit8，tab[128-251]＝bit7～bit0，通过查表算法得到温度索引index即可得到补偿值data＝tab[index]*256+tab[128+index]，其中当满足index>0and index<124时，温度索引index的计算公式为index＝(currTmp-tmpMin)*124/tmpMax。

进一步地，所述校准数据的数据宽度为10Byte。

综上所述，本发明一种适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法采用嵌入式系统设计，通过将光模块控制器进行功能单元分割，各单元采用简单有效的算法和功能设计，结合外部串行激光器控制器和用户读写访问接口组成一个简单高效的光模块数字诊断控制系统。

附图说明

图1为本发明适用于光模块控制器中数字监控系统的原理框图。

图2为本发明数据存储输出单元的程序流程图。

图3为本发明参数内部校准单元的校准数据存储结构图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示，本发明适用于光模块控制器中数字监控系统包括用户读写访问接口100、光模块控制器200及激光器控制器300，所述用户读写访问接口100与所述光模块控制器200连通，用户通过用户读写访问接口100读取或写入所述光模块控制器200的控制数据，所述激光器控制器300与所述光模块控制器200连接，所述光模块控制器200控制所述激光器控制器300并接收所述激光器控制器300的反馈信号。

所述光模块控制器200主要包括IIC硬件接口201、FLASH读写单元202、数据存储输出单元203、数据处理及协议实现单元204、访问权限控制单元205、监控参数测量单元206、参数内部校准单元207、外设驱动管理单元208、控制数据输出接口209、定时中断服务单元210及温度补偿单元211，所述IIC硬件接口201与所述用户读写访问接口100电性连接，所述IIC硬件接口201提供有多个SLAVEID地址；所述FLASH读写单元202内部具有多个与SLAVEID地址匹配的虚拟EEPROM存储器，虚拟EEPROM存储器地址为B0H、B2H、B4H、B6H、B8H、BAH、BCH及BEH等，虚拟EEPROM存储器用于存储用户控制数据。

所述数据存储输出单元203用于提供数据读写保存能力，用户通过用户读写访问接口100及IIC硬件接口201将访问数据地址重映射到FLASH读写单元202内部扇区。

所述数据处理及协议实现单元204主要进行数据计算和实现光模块控制器200数据诊断的协议要求，保证所述IIC硬件接口201、FLASH读写单元202、数据存储输出单元203、访问权限控制单元205、监控参数测量单元206、参数内部校准单元207、外设驱动管理单元208、控制数据输出接口209、定时中断服务单元210及温度补偿单元211等功能单元的协调工作。

所述访问权限控制单元205，用于提供用户访问数据的权限，保证光模块控制器200内部控制数据的安全性。

所述监控参数测量单元206，用于采集光模块控制器200的模块温度、工作电压、偏置电流、发射功率、接收功率及激光器驱动器状态信息等监控数据；所述参数内部校准单元207，用于读取校准数据得到准确的监控量。

所述外设驱动管理单元208，用于为数据处理及协议实现单元204提供外设驱动能力包括模/数转换器(ADC)，数/模转换器(DAC)，FLASH读写单元202读写，IIC硬件接口201通讯功能。

所述控制数据输出接口209电性连接有输出控制接口212，所述控制数据输出接口209用于缓存控制数据，并临时记录控制数据，判断系统空闲后推送控制数据到输出控制接口212。临时记录的控制数据由使能标识haveEn、数据地址addr及数据长度len组成，是RAM中一段数据的映射。当用户读取或写入一段控制数据时，数据缓存进RAM后将使能标识haveEn置1；所述定时中断服务单元210在检测到使能标识haveEn＝1后将控制数据输出到输出控制接口212，在定时中断服务单元210程序没有完成前，其他服务一直处于等待状态，以此来保证控制数据输出的完整性。

所述温度补偿单元211通过计算实时温度采样值和用户设定的补偿温度范围自动调整温度补偿间隔获得最佳温度补偿值，将补偿值按8bit拆分存储，从而便于向更高精度扩展。

一种适用于光模块控制器中数字监控系统的实现方法包括FLASH技术模拟EEPROM器件的方法、参数内部校准方法及温度补偿值的计算方法，所述FLASH技术模拟EEPROM器件的方法通过数据存储输出单元203实现，具体步骤如下：

A)、光模块控制器200内部使用mainLoop实现功能模块循环执行；

B)、用户通过用户读写访问接口100及IIC硬件接口201进行读写访问；

C)、当用户有一个write data写操作时，控制数据缓存进入内部RAM后启动定时器timer并复位计数器T＝0；

D)、计数器T循环计数同时判断计数T时间的大小；

E)、当计数器T≥25ms时，关闭定时器timer停止计数，并将缓存在RAM中的控制数据批量拷贝到FLASH读写单元202内部扇区；定时器timer计数期间如果在计数器T＜25ms内有新的读写访问操作都将复位重启定时器timer重新计数；定时器timer计数期间如果发生读数据read data操作时，发现定时器timer处于停止stop状态则不会复位重启定时器timer重新计数。

所述参数内部校准方法由参数内部校准单元207实现，快速的实现参数校准且提供较高的监控精度，所述参数内部校准单元207通过线性排序将校准数据顺序存储，校准数据由当前点采样值、单精度浮点型斜率值及单精度浮点型补偿值按顺序排列组成，数据宽度为10Byte，通过比较采样adc值和各个分段点处adc值的大小，找到比较值较小点处的线段，并计算出监控值mon＝curradc*slope+offset，其中curradc为所取分段点adc校准点处的实时采样值，单精度浮点型slope为该线段的斜率值，单精度浮点型offset为该线段的Y轴位移量。

所述温度补偿值的计算方法由温度补偿单元211通过计算实时温度采样值和用户设定的补偿温度范围自动调整温度补偿间隔获得最佳温度补偿值，用户设定补偿温度范围为tmpMax和tmpMin，当前获得实时温度采样值为currTmp，控制数据补偿值有效数据宽度为12bit，分别存储在tab[0-123]，tab[128-251]中，其中tab[0-123]＝bit11～bit8，tab[128-251]＝bit7～bit0，通过查表算法得到温度索引index即可得到补偿值data＝tab[index]*256+tab[128+index]，其中当满足index>0and index<124时，温度索引index的计算公式为index＝(currTmp-tmpMin)*124/tmpMax。

综上所述，本发明一种适用于光模块控制器中数字监控系统及其实现方法采用嵌入式系统设计，通过将光模块控制器200进行功能单元分割，各单元采用简单有效的算法和功能设计，结合外部串行激光器控制器300和用户读写访问接口100组成一个简单高效的光模块数字诊断控制系统。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种适用于光模块控制器中数字监控系统，其特征在于：包括用户读写访问接口(100)、光模块控制器(200)及激光器控制器(300)，所述用户读写访问接口(100)与所述光模块控制器(200)连通，所述激光器控制器(300)与所述光模块控制器(200)连接；所述光模块控制器(200)主要包括IIC硬件接口(201)、FLASH读写单元(202)、数据存储输出单元(203)、数据处理及协议实现单元(204)、访问权限控制单元(205)、监控参数测量单元(206)、参数内部校准单元(207)、外设驱动管理单元(208)、控制数据输出接口(209)、定时中断服务单元(210)及温度补偿单元(211)，所述IIC硬件接口(201)与所述用户读写访问接口(100)电性连接，FLASH读写单元(202)存储用户控制数据，所述数据存储输出单元(203)提供数据读写保存，用户通过用户读写访问接口(100)及IIC硬件接口(201)将访问数据地址重映射到FLASH读写单元(202)内部扇区，所述数据处理及协议实现单元(204)进行数据计算和实现光模块控制器(200)数据诊断；所述访问权限控制单元(205)提供用户访问数据的权限，所述监控参数测量单元(206)采集监控数据，所述参数内部校准单元(207)读取校准数据得到监控量，所述外设驱动管理单元(208)为数据处理及协议实现单元(204)提供外设驱动能力，所述控制数据输出接口(209)电性连接有输出控制接口(212)，所述控制数据输出接口(209)用于缓存控制数据，并通过定时中断服务单元(210)推送控制数据到输出控制接口(212)，所述温度补偿单元(211)获得最佳温度补偿值，通过计算实时温度采样值和用户设定的补偿温度范围自动调整温度补偿间隔。

2.根据权利要求1所述的适用于光模块控制器中数字监控系统，其特征在于：所述IIC硬件接口(201)提供有多个SLAVEID地址；所述FLASH读写单元(202)内部具有多个与SLAVEID地址匹配的虚拟EEPROM存储器。

3.根据权利要求2所述的适用于光模块控制器中数字监控系统，其特征在于：所述虚拟EEPROM存储器地址为B0H、B2H、B4H、B6H、B8H、BAH、BCH及BEH。

4.根据权利要求1所述的适用于光模块控制器中数字监控系统，其特征在于：所述外设驱动能力包括模/数转换器，数/模转换器，FLASH读写单元(202)读写及IIC硬件接口(201)通讯功能。

5.根据权利要求1所述的适用于光模块控制器中数字监控系统，其特征在于：所述控制数据输出接口(209)临时记录控制数据，判断系统空闲后推送控制数据到输出控制接口(212)，临时记录的控制数据由使能标识haveEn、数据地址addr及数据长度len组成，所述定时中断服务单元(210)在检测到使能标识haveEn＝1后将控制数据输出到输出控制接口(212)。

6.根据权利要求1所述的适用于光模块控制器中数字监控系统，其特征在于：所述最佳温度补偿值按8bit拆分存储。

7.一种适用于光模块控制器中数字监控系统的实现方法，其特征在于，包括FLASH技术模拟EEPROM器件的方法、参数内部校准方法及温度补偿值的计算方法，所述FLASH技术模拟EEPROM器件的方法通过数据存储输出单元(203)实现，具体步骤如下：

A)、光模块控制器(200)内部使用mainLoop实现功能模块循环执行；

B)、用户通过用户读写访问接口(100)及IIC硬件接口(201)进行读写 访问；

C)、当用户有一个write data写操作时，控制数据缓存进入内部RAM后启动定时器timer并复位计数器T＝0；

D)、计数器T循环计数同时判断计数T时间的大小；

E)、当计数器T≥25ms时，关闭定时器timer停止计数，并将缓存在RAM中的控制数据批量拷贝到FLASH读写单元(202)内部扇区；定时器timer计数期间如果在计数器T＜25ms内有新的读写访问操作都将复位重启定时器timer重新计数；定时器timer计数期间如果发生读数据read data操作时，发现定时器timer处于停止stop状态则不会复位重启定时器timer重新计数；

所述参数内部校准方法由参数内部校准单元(207)实现，所述参数内部校准单元(207)通过线性排序将校准数据顺序存储，校准数据由当前点采样值、单精度浮点型斜率值及单精度浮点型补偿值按顺序排列组成，通过比较采样adc值和各个分段点处adc值的大小，找到比较值较小点处的线段，并计算出监控值mon＝curradc*slope+offset，其中curradc为所取分段点adc校准点处的实时采样值，单精度浮点型slope为该线段的斜率值，单精度浮点型offset为该线段的Y轴位移量；

所述温度补偿值的计算方法由用户设定补偿温度范围为tmpMax和tmpMin，当前获得实时温度采样值为currTmp，控制数据补偿值有效数据宽度为12bit，分别存储在tab[0-123]，tab[128-251]中，其中tab[0-123]＝bit11～bit8，tab[128-251]＝bit7～bit0，通过查表算法得到温度索引index即可得到补偿值data＝tab[index]*256+tab[128+index]，其中当满足index>0and index<124时，温度索引index的计算公式为index＝(currTmp-tmpMin)*124/tmpMax。

8.根据权利要求7所述的适用于光模块控制器中数字监控系统的实现方法，其特征在于：所述校准数据的数据宽度为10Byte。