CN105827327B - 一种高效实现qsfp模块低功耗模式的切换控制方法 - Google Patents
一种高效实现qsfp模块低功耗模式的切换控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，包括以下步骤：步骤S1，上电，对QSFP模块进行初始化设置；步骤S2，对QSFP模块的低功耗模式引脚进行过冲保护处理；步骤S3，接收并判断所述低功耗模式引脚的中断信号，当所述低功耗模式引脚的中断信号触发进入低功耗模式后，设置触发进入正常模式的触发电平；步骤S4，在中断信号响应过程中执行关断动作。本发明能够设置完全标准的LVTTL电平，另外在较小过冲的情况下也能够有效防止震荡，在此基础上，进行设置中断及判断，能够方便、快速且高效地处理QSFP模块的低功耗模式切换，能够满足QSFP模块中QSFP 40G、100G的MSA协议。
Description
技术领域
本发明涉及一种QSFP模块的控制方法，尤其涉及一种高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法。
背景技术
现有技术中，通过电路实现QSFP模块进行低功耗模式的切换比较困难，一般厂家将QSFP模块的低功耗模式引脚直接连接到单片机，通过GPIO来判断，部分厂家可能通过软件消抖来处理一下这个电平；但是这样这个会引起一些切换条件的不满足，比如正确满足标准LVTTL的输入高电平是2.4V，输入低电平是0.8V，而GPIO口并不能准确满足这个条件；另外，切换需要满足关断时间100us，这个时间是非常短的，而通过软件实现QSFP模块自身程序循环判断来实现切换的话，基本满足不了这个时间的要求；倘若通过外部中断实现，则需加消抖程序，那么外部边沿的判断以及电平不规则等原因，还是会很容易造成误判，因此，现有技术没办法满足QSFP模块低功耗模式的高效切换需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够满足LVTTL电平处理，关断时间满足切换需求，并且不会产生误判的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法。
对此，本发明提供一种高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，上电，对QSFP模块进行初始化设置；
步骤S2，对QSFP模块的低功耗模式引脚进行过冲保护处理；
步骤S3，接收并判断所述低功耗模式引脚的中断信号，当所述低功耗模式引脚的中断信号触发进入低功耗模式后，设置触发进入正常模式的触发电平；
步骤S4，在中断信号响应过程中执行关断动作。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S2中，将所述QSFP模块的低功耗模式引脚连接至过冲保护电路的输入端，所述过冲保护电路的输出端连接至比较器的正向输入端，所述比较器的输出端连接至单片机，所述单片机通过数模转换器连接至所述比较器的反向输入端。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S2中，所述QSFP模块的低功耗模式引脚连接至所述过冲保护电路，然后通过滤波电容接入大地，最后再连接至所述比较器的正向输入端。
本发明的进一步改进在于，所述比较器为所述单片机的内置比较器。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，当所述低功耗模式引脚的中断信号为上升沿时，进入低功耗模式，然后设置触发进入正常模式的触发电平，所述进入正常模式的触发电平设置为下降沿触发。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，当所述低功耗模式引脚的中断信号为上升沿且该上升沿大于2.0V时，进入低功耗模式，然后设置数模转换器的电压为0.8V，该数模转换器的电压对应的是触发进入正常模式的触发电平。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S2中，所述比较器为迟滞比较器。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S1中，上电时，对QSFP模块的功耗硬件设定值值和电平设置值均设置为0。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S1中，上电时，初始化开启比较器中断，并设置比较器中断的优先级为最高。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S4中，通过关掉QSFP模块的时钟数据以关断该QSFP模块的激光器驱动模拟部分；或者，通过设置中断赋值语句执行关断动作，所述中断赋值语句在寄存器中的配置时间为微秒级。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在步骤S2中增加数模转换器和比较器实现了电路上对QSFP模块的低功耗模式引脚的过冲保护处理，这样可以设置完全标准的LVTTL电平，另外在较小过冲的情况下也能够有效防止震荡，在此基础上，通过步骤S3的进行软件设置中断及判断，能够方便、快速且高效地处理QSFP模块的低功耗模式切换，能够满足QSFP模块中QSFP 40G、100G 的MSA协议。
附图说明
图1是本发明一种实施例的工作流程示意图；
图2是本发明一种实施例步骤S2的过冲保护处理的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，本例提供一种高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，上电，对QSFP模块进行初始化设置；
步骤S2，对QSFP模块的低功耗模式引脚进行过冲保护处理；
步骤S3，接收并判断所述低功耗模式引脚的中断信号，当所述低功耗模式引脚的中断信号触发进入低功耗模式后，设置触发进入正常模式的触发电平；
步骤S4，在中断信号响应过程中执行关断动作。
所述低功耗模式引脚也称LPMODE 引脚，即QSFP模块的low power 模式对应的控制引脚；在QSFP模块中LPMODE 引脚功能实现中，当电平为高电平是进入低功耗模式，这时QSFP模块整体功耗要降到1.5W以内；当电平为低电平时，模块进入正常工作模式。不过在判断硬件引脚时，首先必须满足下面真值表的要求，即先确定功耗硬件设定值（Power_override Bit）和电平设置值（Power_set Bit）的状态，当确定功耗硬件设定值（Power_override Bit）为低电平时，外部的LPMODE 引脚才起作用，当功耗硬件设定值（Power_override Bit）为高电平时，电平设置值（Power_set Bit）的软件控制位起作用，当电平设置值（Power_set Bit）为高时，模块进入low power 模式，当电平设置值（Power_set Bit）为低时，模块进入正常模式；值得一提的是，这样做目的是为了可以在QSFP模块不传输业务时，节约能效，需要业务时，可以通过软件和硬件相结合的方式实现迅速开通和切换。
其中，首先，硬件的低功耗模式引脚，需要支持标准的LVTTL电平的， 而LVTTL电平，作为输入高电平最小值为2.0V，低电平最大值为0.8V；其次，QSFP模块低功耗模式的生效时间为100us，那么，这个生效时间就是低功耗模式生效过程中直到QSFP模块功耗达到功率级别1.5W内所需的时间，也就是说，低功耗模式引脚输入电压达到输入高电平最小值的时间需要控制在100 us以内；再者，低功耗模式失效时间为300ms，这个失效时间就是低功耗模式直到QSFP模块完全工作所需的时间，也就是说，即低功耗模式引脚输入电压达到低电平最大值直到QSFP模块完全工作所需的时间需要控制在300ms以内。现有技术中没法满足以上所述的这三个QSFP模块的低功耗模式高效切换要求。
在当今的数据中心应用中，功耗已经成为最重要的需要考虑的问题之一，这个问题限制了安装密度，性能，也直接影响了运营成本。
QSFP模块有两种工作模式，即Low Power Mode和High Power Mode，也就是低功耗模式和正常模式，当模块工作于低功耗模式（Low Power Mode）时，它的最大功耗为1.5W，这保护不能冷却更高功耗模块的主机。在低功耗模式下，QSFP模块的串行接口和激光器安全功能可以完整运行，且支持复位中断的执行。
确切实现低功耗的方法没有规定，通常是采用关闭发射或接收部分电路的方式，但不能影响单片机监控。QSFP模块的工作模式与低功耗模式引脚（LPMode引脚）状态、功耗硬件设定值（Power_override Bit）和电平设置值（Power_set Bit）的状态有关。如上面的真值表所示，功耗硬件设定值（Power_override Bit）为0时，低功耗模式引脚为高，QSFP模块工作在低功耗模式（Low Power Mode）；低功耗模式引脚为低，模块工作在正常模式（HighPower Mode）；当功耗硬件设定值（Power_override Bit）为1时，电平设置值（Power_setBit）为1，QSFP模块工作在低功耗模式（Low Power Mode）；电平设置值（Power_set Bit）为0，QSFP模块工作在正常模式（High Power Mode）。
本例所述步骤S1中，上电时，对QSFP模块的功率超过给定值（Power_set Bit）和电平设置值（Power_set Bit）均设置为0；初始化开启比较器中断，并设置比较器中断的优先级为最高，值得一提的是，不这样对QSFP模块进行初始化设置，可能导致时序控制不能满足QSFP模块的低功耗模式高效切换要求。
如图2所示，本例所述步骤S2中，将所述QSFP模块的低功耗模式引脚连接至过冲保护电路的输入端，一般采用一个几十欧的电阻，这样其TTL电平一般会有一些过冲，因此，可以将低功耗模式引脚通过滤波电容接入大地；所述过冲保护电路的输出端连接至比较器的正向输入端，所述比较器的输出端连接至单片机，所述单片机通过数模转换器连接至所述比较器的反向输入端。
本例所述比较器为所述单片机的内置比较器，这通过单片机内置比较器来实现，电路很节省空间。
所述数模转换器为DAC，优选的，首先设置DAC输出2.0V，上电后只有低功耗模块引脚大于2.0V时，比较器才产生反转，由此产生中断，以通过中断标志位来判断，是上升沿还是下降沿，进而控制进入低功耗模式还是正常模式。
本例所述步骤S3中，当所述低功耗模式引脚的中断信号为上升沿时，进入低功耗模式，然后设置触发进入正常模式的触发电平，所述进入正常模式的触发电平设置为下降沿触发。优选的，所述步骤S3中，当所述低功耗模式引脚的中断信号为上升沿且该上升沿大于2.0V时，进入低功耗模式，然后设置数模转换器的电压为0.8V，该数模转换器的电压对应的是触发进入正常模式的触发电平。
也就是说，当判断中断为上升沿时，即大于2.0V，则进入低功耗模式，然后设置DAC电压为0.8V，设置中断下降沿触发，即只有低功耗模式引脚低于0.8V时才满足LVTTL电平是才能触发进入正常模式，这样实现一个完整的切换控制。然后又设置DAC的触发条件为上升沿2.0V，重复判断执行。这样设置好处在于，可以不考虑不规范的0.8V-2.0V之间的电平，在电平震荡时，不响应不处理，进而降低误判；另外，也可以适当设置比较器迟滞，即在2.0V和0.8V这两个数值上加些余量。
因此，所述步骤S2中，所述比较器为迟滞比较器，该迟滞比较器的迟滞量设置可以根据实际情况和需求来设置。
本例所述步骤S4中，通过关掉QSFP模块的时钟数据以关断该QSFP模块的激光器驱动模拟部分；或者，通过设置中断赋值语句执行关断动作，所述中断赋值语句在寄存器中的配置时间为微秒级。
步骤S4的设置关系到时序控制是否满足切换要求，要在中断里执行关断动作。最好是通过硬件关掉发射或接收的部分电路，比如用TX_DIS管脚或MOS管关掉时钟数据恢复模拟部分，以关断该QSFP模块的激光器驱动模拟部分。或者，通过中断赋值语句来实现，该中断赋值语句加上DAC设置语句一般都是几个微秒，即所述中断赋值语句在寄存器中的配置时间为微秒级，再加上外部的纳秒级的硬件关断，时间完全满足100us以内。因此，在设置中断赋值语句时，要注意所述中断赋值语句在寄存器中的配置时间控制为微秒级，这样，I2C配置语句才能控制在不超过100us。
本例在步骤S2中增加数模转换器和比较器实现了电路上对QSFP模块的低功耗模式引脚的过冲保护处理，这样可以设置完全标准的LVTTL电平，另外在较小过冲的情况下也能够有效防止震荡，在此基础上，通过步骤S3的进行软件设置中断及判断，能够方便、快速且高效地处理QSFP模块的低功耗模式切换，能够满足QSFP模块中QSFP 40G、100G 的MSA协议。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，上电，对QSFP模块进行初始化设置；
步骤S2，对QSFP模块的低功耗模式引脚进行过冲保护处理；
步骤S3，接收并判断所述低功耗模式引脚的中断信号，当所述低功耗模式引脚的中断信号触发进入低功耗模式后，设置触发进入正常模式的触发电平；
步骤S4，在中断信号响应过程中执行关断动作；
所述步骤S2中，将所述QSFP模块的低功耗模式引脚连接至过冲保护电路的输入端，所述过冲保护电路的输出端连接至比较器的正向输入端，所述比较器的输出端连接至单片机，所述单片机通过数模转换器连接至所述比较器的反向输入端。
2.根据权利要求1所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述QSFP模块的低功耗模式引脚连接至所述过冲保护电路，然后通过滤波电容接入大地，最后再连接至所述比较器的正向输入端。
3.根据权利要求1所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述比较器为所述单片机的内置比较器。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，当所述低功耗模式引脚的中断信号为上升沿时，进入低功耗模式，然后设置触发进入正常模式的触发电平，所述进入正常模式的触发电平设置为下降沿触发。
5.根据权利要求4所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，当所述低功耗模式引脚的中断信号为上升沿且该上升沿大于2.0V时，进入低功耗模式，然后设置数模转换器的电压为0.8V，该数模转换器的电压对应的是触发进入正常模式的触发电平。
6.根据权利要求5所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述比较器为迟滞比较器。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，上电时，对QSFP模块的寄存器功耗硬件设定值和电平设置值均设置为0。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，上电时，初始化开启比较器中断，并设置比较器中断的优先级为最高。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的高效实现QSFP模块低功耗模式的切换控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过关掉QSFP模块的时钟数据以关断该QSFP模块的激光器驱动模拟部分；或者，通过设置中断赋值语句执行关断动作，所述中断赋值语句在寄存器中的配置时间为微秒级。
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