CN103902485A - 多通道同步监控的并行光模块控制方法 - Google Patents

多通道同步监控的并行光模块控制方法 Download PDF

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姜瑜斐
甘东平
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Abstract

本发明公开了一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,包括以下步骤:调试步骤,实验检测各个激光器在不同环境温度下对应的工作参数,制作查找表并存储于存储器中;参数配置步骤,单片机周期性的采集各激光器的温度值,从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并发送至用于驱动该激光器的激光器驱动器;激光器驱动器按照配置的工作参数进行工作;中断报警步骤,激光器驱动器出现异常时向单片机发送中断信号,单片机根据中断类型进行报警输出或者发送处理控制命令。本多通道同步监控的并行光模块控制方法,实现了并行管理驱动多路(12路以上)通道,只用1颗小尺寸单片机和若干激光器驱动器,采用复用SPI总线的布局方法,解决尺寸限制问题。

Description

多通道同步监控的并行光模块控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于光纤通信技术领域,具体地说,是涉及一种多通道同步监控的并行光模块控制方法及系统。
背景技术
[0002] 光纤通信技术越来越多地应用于各种恶劣环境和高可靠系统中,光模块的传输速率越来越高,同时并行的通道数越来越多,传统的控制方法一般只能实现最多12通道的监控,对于通道数目需求超大的特种光模块,需要通过采取部署多套光模块组合拼接的方案,此种方案不但使整体系统尺寸大、硬件成本高,而且多套光模块组合属于异步监控,实时性和安全性有局限。
[0003]目前还没有一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,来实现所有通道(12通道以上)的同步监控,基于此,如何发明一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,是本发明主要解决的技术问题。
发明内容
[0004] 本发明为了解决目前还没有一种光模块控制方法,来实现所有通道(12通道以上)的同步监控的技术问题,提供了一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,可以解决上述技术问题。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,包括以下步骤:
调试步骤,实验检测各个激光器在不同环境温度下对应的工作参数,制作查找表并存储于存储器中;
参数配置步骤,单片机周期性的采集各激光器的温度值,从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并发送至用于驱动该激光器的激光器驱动器;激光器驱动器按照配置的工作参数进行工作;
中断报警步骤,激光器驱动器出现异常时向单片机发送中断信号,单片机根据中断类型进行报警输出或者发送处理控制命令。
[0006] 进一步的,单片机与激光器驱动器的数据传输操作包括对激光器驱动器读操作和写操作,其中,写操作是通过MOSI将数据写入激光器驱动器的寄存器,对于读操作,首先单片机通过MOSI向激光器驱动器写入一组数据,激光器驱动器中的数据相应的通过MISO被单片机读取,读取完毕之后单片机将激光器驱动器中的数据再重新写入至激光器驱动器。
[0007] 又进一步的,在参数配置步骤中,单片机首先将查找表读入到RAM中,然后从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并写入至激光器驱动器。
[0008] 又进一步的,还包括单片机与上位机的通信控制步骤,单片机接收上位机的控制命令,并将对控制命令的响应发送至上位机。
[0009] 优选的,单片机通过I2C总线与上位机通信,所述单片机还留有中断接口,接收上位机的中断控制信号。
[0010] 进一步的,单片机与激光器驱动器模拟SPI通信方式进行通信,当激光器驱动器片选端拉低时,单片机通过MOSI —次性写入60个寄存器的值,同时MISO接收数据。
[0011] 进一步的,所述的激光器驱动器包括激光器发射驱动器和激光器接收驱动器。
[0012] 进一步的,所述的单片机同时对激光器驱动器的工作电压以及通断状态进行监控。
[0013] 进一步的,还包括对激光器发射驱动器进行温度补偿的步骤。
[0014] 进一步的,所述的中断信号包括激光器驱动器异常中断、复位中断、以及I2C通信中断,对于激光器驱动器异常中断,单片机进行报警输出,对于复位中断,单片机执行重启激光器驱动器操作。
[0015] 与现有技术相比,本发明的优点和积极效果是:本发明的多通道同步监控的并行光模块控制方法,对外为统一的I2C和中断接口,对内采用SPI片选和中断机制来分层管理多个激光器驱动器,每个激光器驱动器可以驱动12路激光器,实现了并行管理驱动多路(12路以上)通道,只用I颗小尺寸单片机和若干激光器驱动器,采用复用SPI总线的布局方法,解决尺寸限制问题,预先存储有激光器配置在各种恶劣环境下工作的最优参数,单片机周期性的采集激光器环境温度,根据温度及时调整激光器工作参数,保证了激光器工作状态总是处于最优的配置参数下工作,此外,本控制方法还包括实时处理异常报警和监控各类光电指标,增强了系统应对故障的预警能力。
[0016] 结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后,本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
[0017] 图1是本发明所提出的多通道同步监控的并行光模块控制方法一种实现系统方框图;
图2是本方法的实施例一种中SPI通彳目意图;
图3是本方法的实施例一中数据读取方式示意图;
图4是本方法的实施例一中系统整体方框图;
图5是本方法的实施例一中中断报警步骤方框图。
具体实施方式
[0018] 本发明为了解决目前还没有一种光模块控制方法能够实现所有通道(12通道以上)的同步监控的技术问题,提供了一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,对外为统一的I2C和中断接口,对内采用SPI片选和中断机制来分层管理多个激光器驱动器,实现了并行管理驱动多路(12路以上)通道,本控制方法只需要I颗小尺寸单片机和若干激光器驱动器,采用复用SPI总线的布局方法,解决尺寸限制问题。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
[0019] 实施例一,本实施例的多通道同步监控的并行光模块控制方法,包括以下步骤: 调试步骤,实验检测各个激光器在不同环境温度下对应的工作参数,制作查找表并存
储于存储器中; 参数配置步骤,单片机周期性的采集各激光器的温度值,从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并发送至用于驱动该激光器的激光器驱动器;激光器驱动器按照配置的工作参数进行工作;
中断报警步骤,激光器驱动器出现异常时向单片机发送中断信号,单片机根据中断类型进行报警输出或者发送处理控制命令。
[0020] 在调试步骤中,通过预先测得激光器配置在各种恶劣环境下工作的最优参数,测试区间一般为激光器在-55度至85度温度下的最优工作参数,并以表格的形式存储于单片机中,进而实现了参数配置步骤中单片机通过周期性的采集激光器环境温度,并根据测量的温度值,可以及时调整激光器工作参数,保证了激光器工作状态总是处于最优的配置参数下工作,通过采用中断报警机制,可以实时处理异常报警和监控各类光电指标,增强了系统应对故障的预警能力。单片机只用I颗小尺寸单片机即可,解决尺寸限制问题,单片机统一控制若干激光器驱动器,对内采用SPI片选和中断机制来分层管理多个激光器驱动器,每个激光器驱动器可以驱动12路激光器,实现了并行管理驱动多路(12路以上)通道,本控制方法所对应的系统结构示意图如图1所示,本实施例中举例采用了一颗单片机控制4个激光器驱动器,当然,可以根据实际需要进行扩展设置,图1中从总体上看,一方面通过I2C与上位机进行通信,单片机作为I2C通信的从机,上位机作为I2C通信的主机;另外一方面单片机通过SPI与IPVD (激光器发射驱动器)、IPTA (激光器接收驱动器)进行通信,单片机(MCU)作为SPI通信的主机,IPVD、IPTA作为SPI通信的从机;其它如驱动芯片异常报警、驱动芯片温度获取等信息通过GP10/AD/DA/INT引脚获取或输出。
[0021] 本控制系统通过模拟实现SPI通信,在SS片选线拉低时,通过MOSI —次性写入60个寄存器的值,同时通过MISO接收数据,如图2所示,SPKSerial Peripheral interface)串行外围设备接口,是一种高速的、全双工、同步的通信总线,在芯片的管脚上占用3或4根线,节约了芯片的管脚,为PCB的布局节省空间、提供方便。由于SPI的通信原理以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要4根线(也可以使用3根线,MOSI与MISO复用),MOSI线——主设备数据输出,从设备数据输入;MIS0——主设备数据输入,从设备数据输出;CLK——时钟信号,由主设备产生;SS——从设备使能信号,由主设备控制,通过拉低此线选中某一个从设备,在本控制方法中,单片机作为主设备,激光器驱动器作为从设备。
[0022] 单片机与激光器驱动器的数据传输操作包括对激光器驱动器读操作和写操作,其中,写操作是通过MOSI将数据写入激光器驱动器的寄存器,对于读操作,首先单片机通过MOSI向激光器驱动器写入一组数据,激光器驱动器中的数据相应的通过MISO被单片机读取,读取完毕之后单片机将激光器驱动器中的数据再重新写入至激光器驱动器,也即读操作是两次写操作,第一次写操作是随意向激光器驱动器写入一组数据,相应激光器驱动器中的数据通过MISO读出到RAM中,单片机将读取完毕后再将数据从RAM中通过MOSI写回至激光器驱动器中,此时激光器驱动器的值恢复为原值,两次操作可在一个SS时钟周期内完成。其中第19、39、59字节的值固定为0x8E,用于判断在SPI通信过程中是否有错误。
[0023] 参加图3所示,在参数配置步骤中,单片机首先将查找表从存储器中读入到RAM中,然后从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并写入至激光器驱动器。存储器为非易失性存储器,可以采用EEPROM或FLASH实现。单片机与激光器驱动器数据传输过程中通过首先将数据写入或者读出至RAM中进行缓存,可以极大提高数据访问速度。
[0024] 作为一个最优实施例,还包括单片机与上位机的通信控制步骤,单片机接收上位机的控制命令,并将对控制命令的响应发送至上位机。
[0025] 单片机通过I2C总线与上位机通信,所述单片机还留有中断接口,接收上位机的中断控制信号。本控制方法中,对外提供统一的I2C和中断接口,对内采用SPI片选和中断机制来分层管理多个激光器驱动器,进一步节省占用空间,解决尺寸限制问题。
[0026] 本控制方法中的激光器驱动器包括激光器发射驱动器和激光器接收驱动器,参加图4所示,单片机包括监控RX模块和监控TX模块,分别对接收驱动器和激光器发射驱动器进行监控,除了对温度进行监控外,还包括同时对激光器驱动器的工作电压以及通断状态进行监控。
[0027] 此外,还包括对激光器发射驱动器进行温度补偿的步骤。温度补偿的原因是:为了激光器能够在最佳工作状态,在不同的温度下(特别是高温和低温)需要配置不同的工作参数,这些参数就是偏置电流、调制电流、峰值电流、上升下降沿参数等。温度补偿的一个最简单步骤就是I)采集激光器发射驱动器的环境温度;2)通过温度查表和计算,得到此温度下的最佳工作参数。
[0028] 所述的查找表中存储有离散的有限个温度值,以及与该温度值相对应的配置参数,当查找表中没有与所获取激光器温度值相对应的配置参数时,查找出查找表中与该激光器温度值距离最近的两个温度值,利用线性算法计算出激光器当前温度的配置参数。
[0029] 参见图5所示,中断信号包括激光器驱动器异常中断、复位中断、以及I2C通信中断,对于激光器驱动器异常中断,单片机进行报警输出,对于复位中断,单片机执行重启激光器驱动器操作。通过采取中断机制,可以实时处理异常报警和监控各类光电指标,增强了系统应对故障的预警能力。
[0030] 当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 调试步骤,实验检测各个激光器在不同环境温度下对应的工作参数,制作查找表并存储于存储器中; 参数配置步骤,单片机周期性的采集各激光器的温度值,从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并发送至用于驱动该激光器的激光器驱动器;激光器驱动器按照配置的工作参数进行工作; 中断报警步骤,激光器驱动器出现异常时向单片机发送中断信号,单片机根据中断类型进行报警输出或者发送处理控制命令。
2.根据权利要求1所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,单片机与激光器驱动器的数据传输操作包括对激光器驱动器读操作和写操作,其中,写操作是通过MOSI将数据写入激光器驱动器的寄存器,对于读操作,首先单片机通过MOSI向激光器驱动器写入一组数据,激光器驱动器中的数据相应的通过MISO被单片机读取,读取完毕之后单片机将激光器驱动器中的数据再重新写入至激光器驱动器。
3.根据权利要求2所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,在参数配置步骤中,单片机首先将查找表读入到RAM中,然后从查找表中查找出当前温度值所对应的工作参数并写入至激光器驱动器。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,还包括单片机与上位机的通信控制步骤,单片机接收上位机的控制命令,并将对控制命令的响应发送至上位机。
5.根据权利要求4所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,单片机通过I2C总线与上位机通信,所述单片机还留有中断接口,接收上位机的中断控制信号。
6.根据权利要求2所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,单片机与激光器驱动器模拟SPI通信方式进行通信,当激光器驱动器片选端拉低时,单片机通过MOSI 一次性写入60个寄存器的值,同时MISO接收数据。
7.根据权利要求1所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,所述的激光器驱动器包括激光器发射驱动器和激光器接收驱动器。
8.根据权利要求7所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,所述的单片机同时对激光器驱动器的工作电压以及通断状态进行监控。
9.根据权利要求7所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,还包括对激光器发射驱动器进行温度补偿的步骤。
10.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的多通道同步监控的并行光模块控制方法,其特征在于,所述的中断信号包括激光器驱动器异常中断、复位中断、以及I2C通信中断,对于激光器驱动器异常中断,单片机进行报警输出,对于复位中断,单片机执行重启激光器驱动器操作。
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