CN112311464B - 一种采用双mcu架构的光模块调制解调系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统和方法，包括主机、主处理器、从处理器、调制解调单元，所述调制解调单元包括调制器、解调器。本方案增加的所述从处理器作为OAM信号的通信信道，将经过光收发模块的OAM信号使用从处理器和调制解调单元来完成调制和解调的处理，不再占用主处理器的中断资源，那么主机对主处理器的访问请求就不会因中断资源有限而失败，OAM信号的曼彻斯特码调制与解调也不会因为主机访问主处理器的优先级最高而存在脉冲计数错误，主处理器和从处理器各司其职，在不影响主机访问请求的情况下，曼彻斯特码脉冲计数也能准确且不延迟。

Description

一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统和方法

技术领域

本发明涉及光电通信技术领域，特别涉及一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统和方法。

背景技术

无线运营商在光纤运作时希望光模块的收发端之间能有一个OAM(运行管理和维护)信道，需要使用曼彻斯特编码的1kb/s或10kb/s的数据速率信道，以允许OAM基本信息的通信，主要用来支持通过光路对光模块进行端到端的监控和管理。在曼彻斯特编码的调制与解调的方式下，本地的光模块则可以与远程的光模块进行通信，比如监控报警信息等状态信息转换为曼彻斯特码，将其调制成光信号传输，然后在远程的光模块处进行解调。

但目前单端光模块处的MCU使用I2C接口与主机连接通信，由于MCU对主机访问命令的响应优先级最高，就造成了MCU在接收调节信号期间不能及时响应主机的访问请求。因为MCU在处理解调信号时要使用集成的捕获设备去记录若干脉冲信号，而捕获设备需要在MCU中断模式下才能实现功能，这将占用MCU大量的中断资源。但MCU响应主机的访问请求也需要在其中断模式下实现，并且主机的访问请求具有最高的优先级，那么MCU的中断资源用来处理解调信号时，就会导致主机访问失败。如果此时将MCU的中断资源用来响应主机的访问请求，那么捕获设备就不能及时触发转换曼彻斯特码，这会引入定时误差，从而导致脉冲计数错误。

因此，需要设置一种能够同时处理解调信号和响应主机访问请求的方案，解决脉冲计数错误或访问失败的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决同时处理解调信号和响应主机访问时，脉冲计数错误或访问失败的问题，提供一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统和方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统，包括主机、与主机通信连接的主处理器，包括从处理器、调制解调单元，所述调制解调单元包括调制器、解调器，其中，

所述从处理器用于将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器，以及将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器；

所述调制器用于将从处理器调制的曼彻斯特码调制在光信号上，形成光调制信号后输出；

所述解调器用于将接收到的光调制信号解调为曼彻斯特码，再将解调后的曼彻斯特码发送至从处理器。

本方案增加的所述从处理器作为OAM信号(监控及控制信号)的通信信道，将原本经过主处理器来调制解调的OAM信号使用从处理器和调制解调单元来完成调制和解调的处理，不再占用主处理器的中断资源，那么主机对主处理器的访问请求就不会因中断资源有限而失败，OAM信号的曼彻斯特码调制与解调也不会因为主机访问主处理器的优先级最高而存在脉冲计数错误，主处理器和从处理器各司其职，在不影响主机访问请求的情况下，曼彻斯特码脉冲计数也能准确且不延迟。

更进一步地，还包括光收发模块，所述光收发模块包括光发射模块TOSA、光接收模块ROSA，其中，

所述光发射模块TOSA用于输出所述调制器调制的光调制信号至远端；

所述光接收模块ROSA用于将远端发送的光调制信号发送至所述解调器。

在本方案中，远端的光模块统称为远端，当本光模块作为发端时，使用光发射模块TOSA将光调制信号输出至远端，当本光模块作为收端时，使用光接收模块TOSA接收远端发送的光调制信号。

更进一步地，所述主机通过主处理器向从处理器下达监控及控制信号，以及通过主处理器接收从处理器上传的监控及控制信号；所述主处理器存储主机下达的监控及控制信号，以及从处理器上传的监控及控制信号。

在本方案中，主处理器不再对监控及控制信号进行调制和解调的处理，而是将该工作交由从处理器来做，只需要存储监控及控制信号，这样主处理器的中断资源则不会被监控及控制信号占用，则主机向主处理器的访问请求就不会失败。

更进一步地，所述调制器包括模拟开关、三极管、激光器，其中，所述模拟开关接收从处理器调制的曼彻斯特码，模拟开关根据曼彻斯特码的频率更换为打开状态或关闭状态；

当模拟开关为打开状态时，三极管导通，三极管的基极电压设置使通过激光器的总电流在原有偏置电流的基础上增加3％～5％；当模拟开关为关闭状态时，三极管截止，通过激光器的总电流为原有偏置电流。

更进一步地，所述解调器包括第一放大器、第二放大器、比较器，所述光接收模块ROSA接收到远端传输的光调制信号后，依次通过第一放大器、第二放大器、比较器的处理，调解为曼彻斯特码发送至从处理器。

还提出一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，包括以下步骤：

将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器；

将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器。

更进一步地，所述将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器的具体步骤，包括：

接收主机通过主处理器下达的监控及控制信号；

对所述监控及控制信号进行调制，形成曼彻斯特码；

将曼彻斯特码发送至调制器；所述曼彻斯特码经调制器调制在光信号上后，通过光发射模块TOSA输出至远端。

更进一步地，所述解调器接收到从处理器发送的曼彻斯特码后输出至模拟开关，模块开关根据曼彻斯特码的频率更换为打开状态或关闭状态；

当模拟开关为打开状态时，三极管导通，三极管的基极电压设置使通过激光器的总电流在原有偏置电流的基础上增加3％～5％；当模拟开关为关闭状态时，三极管截止，通过激光器的总电流为原有偏置电流，以将曼彻斯特码调制在光信号上形成光调制信号。

更进一步地，所述将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器的具体步骤，包括：

接收解调器发送的曼彻斯特码，所述曼彻斯特码为解调器将光接收模块ROSA发送的光调制信号进行解调后的信号，所述光调制信号为光接收模块ROSA接收的远端发送的信号；

对所述曼彻斯特码进行解调，形成监控及控制信号；

将所述监控及控制信号通过主处理器上传至主机。

更进一步地，所述解调器接收到光接收模块ROSA发送的光调制信号后，依次通过第一放大器、第二放大器、比较器的处理，以将光调制信号调解为曼彻斯特码发送至从处理器。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本方案增加的所述从处理器作为OAM信号(监控及控制信号)的通信信道，将主机下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后，经调制器将曼彻斯特码调制在光信号上形成光调制信号，再经光发射模块TOSA输出至远端，以及光接收模块ROSA接收的光调制信号经解调器解调为曼彻斯特码后，再通过从处理器解调为监控及控制信号上传至主机。将经过光收发模块的OAM信号使用从处理器和调制解调单元来完成调制和解调的处理，不再占用主处理器(主MCU)的中断资源，那么主机对主处理器的访问请求就不会因中断资源有限而失败，OAM信号的曼彻斯特码调制与解调也不会因为主机访问主处理器的优先级最高而存在脉冲计数错误，主处理器和从处理器各司其职，在不影响主机访问请求的情况下，曼彻斯特码脉冲计数也能准确且不延迟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明光模块调制解调系统框图；

图2为本发明调制器功能模块图；

图3为本发明调制器电路原理图；

图4为本发明实施例VF1信号波形和VF2信号波形；

图5为本发明解调器功能模块图；

图6为本发明解调器电路原理图；

图7为本发明实施例VF3信号波形和VF4信号波形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统，包括主机、主处理器、从处理器、调制解调单元，所述调制解调单元包括调制器、解调器，请参见图1，从处理器通过主处理器与主机连接通信，从处理器分别与调制器、解调器连接，其中：

所述从处理器用于将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器，以及将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器。所述调制器用于将从处理器调制的曼彻斯特码调制在光信号上，形成光调制信号后输出；所述解调器用于将接收到的光调制信号解调为曼彻斯特码，再将解调后的曼彻斯特码发送至从处理器。

本方案增加的所述从处理器、调制器、解调器作为OAM信号(监控及控制信号)的通信信道，将原始在主处理器中处理调解信号的信道转到从处理器中，以使主处理器的中断资源用来响应主机的访问请求，解决原始主处理器的中断资源又要响应主机的访问请求，又要处理调解信号所带来的访问失败和脉冲计数错误的问题。

请参见图1，还包括光收发模块，所述光收发模块包括光发射模块TOSA、光接收模块ROSA，所述光发射模块TOSA用于输出所述调制器调制的光调制信号至远端，所述光接收模块ROSA用于将远端发送的光调制信号发送至所述解调器。

将经过光收发模块的OAM信号使用从处理器和调制解调单元来完成调制和解调的处理，不再占用主处理器(主MCU)的中断资源，那么主机对主处理器的访问请求就不会因中断资源有限而失败，OAM信号的曼彻斯特码调制与解调也不会因为主机访问主处理器的优先级最高而存在脉冲计数错误，主处理器和从处理器各司其职，在不影响主机访问请求的情况下，曼彻斯特码脉冲计数也能准确且不延迟。

详细来说，光模块作为发端时，主机下达的监控及控制信号通过主处理器传输至从处理器，同时主处理器存储主机下达的监控及控制信号，则不再需要对信号进行处理，从处理器将监控及控制信号调解为曼彻斯特码后输出至调制器，调制器将曼彻斯特码调制在光信号上形成光调制信号，光发射模块TOSA将调制的光调制信号输出至远端。

光模块作为收端时，光接收模块ROSA接收的远端发送的光调制信号发送至解调器，解调器将光调制信号解调为曼彻斯特码后发送至从处理器，从处理器将曼彻斯特码进一步解调为监控及控制信号通过主处理器上传至主机，同时主处理器存储从处理器上传的监控及控制信号。

请参见图2、3，所述调制器包括模拟开关K、三极管T1、激光器D1，所述模拟开关K接收从处理器调制的曼彻斯特码VF1，根据曼彻斯特码VF1的频率控制模拟开关K为打开状态或关闭状态。比如曼彻斯特码VF1为高电平时，模拟开关K为关闭状态，曼彻斯特码VF1为低电平时，模拟开关K为开启状态。当模拟开关K为打开状态时，三极管T1的基极电压设置使通过激光器D1的总电流在原有偏置电流的基础上增加了3％～5％；当模拟开关K为关闭状态时，通过激光器D1的总电流为原有偏置电流。因此光发射模块TOSA则在10kb/s的速率下发送OAM信号。

请参见图4，上面的波形为图3所指的VF2信号，VF2信号为调制器将曼彻斯特码调制在光信号上形成的光调制信号；下面的波形为图3所指的VF1信号，VF1信号为从处理器向调制器输出的曼彻斯特码。

请参见图5、6，所述解调器包括第一放大器U5、第二放大器U4、比较器U2，所述光接收模块ROSA接收到远端传输的光调制信号VF3后，依次通过第一放大器U5、第二放大器U4、比较器U2进行常规的滤波、放大处理，解调为曼彻斯特码VF4发送至从处理器。从处理器对接收的曼彻斯特码VF4进行再次解调为监控及控制信号，再将监控及控制信号通过主处理器上传至主机。

请参见图7，上面的波形为图6所指的VF4信号，VF4信号为经解调器解调后发送至从处理器的曼彻斯特码；下面的波形为图6所指的VF3信号，VF3信号为光接收模块ROSA接收的远端发送的光调制信号。

基于上述系统，本发明还提出一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，包括以下步骤：

步骤A：当光模块作为发端时，将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器。

从处理器接收主机通过主处理器下达的监控及控制信号，对所述监控及控制信号进行调制，形成曼彻斯特码，将曼彻斯特码发送至调制器。所述曼彻斯特码经调制器调制在光信号上后，通过光发射模块TOSA输出至远端。

所述解调器接收到从处理器发送的曼彻斯特码后输出至模拟开关，模块开关根据曼彻斯特码的频率更换为打开状态或关闭状态。当模拟开关为打开状态时，三极管导通，三极管的基极电压设置使通过激光器的总电流在原有偏置电流的基础上增加3％～5％；当模拟开关为关闭状态时，三极管截止，通过激光器的总电流为原有偏置电流，以将曼彻斯特码调制在光信号上形成光调制信号。

步骤B：当光模块作为收端时，将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器。

从处理器接收解调器发送的曼彻斯特码，所述曼彻斯特码为解调器将光接收模块ROSA发送的光调制信号进行解调后的信号，所述光调制信号为光接收模块ROSA接收的远端发送的信号；从处理器对所述曼彻斯特码进行解调，形成监控及控制信号，将所述监控及控制信号通过主处理器上传至主机。

所述解调器接收到光接收模块ROSA发送的光调制信号后，依次通过第一放大器、第二放大器、比较器的处理，以将光调制信号调解为曼彻斯特码发送至从处理器。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统，包括主机、与主机通信连接的主处理器，其特征在于：包括从处理器、调制解调单元，所述调制解调单元包括调制器、解调器，其中，

所述从处理器用于将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器，以及将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器；

所述调制器用于将从处理器调制的曼彻斯特码调制在光信号上，形成光调制信号后输出；

所述解调器用于将接收到的光调制信号解调为曼彻斯特码，再将解调后的曼彻斯特码发送至从处理器；

所述主机通过主处理器向从处理器下达监控及控制信号，以及通过主处理器接收从处理器上传的监控及控制信号；所述主处理器存储主机下达的监控及控制信号，以及从处理器上传的监控及控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统，其特征在于：还包括光收发模块，所述光收发模块包括光发射模块TOSA、光接收模块ROSA，其中，

所述光发射模块TOSA用于输出所述调制器调制的光调制信号至远端；

所述光接收模块ROSA用于将远端发送的光调制信号发送至所述解调器。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统，其特征在于：所述调制器包括模拟开关、三极管、激光器，其中，所述模拟开关接收从处理器调制的曼彻斯特码，模拟开关根据曼彻斯特码的频率更换为打开状态或关闭状态；

当模拟开关为打开状态时，三极管导通，三极管的基极电压设置使通过激光器的总电流在原有偏置电流的基础上增加3％～5％；当模拟开关为关闭状态时，三极管截止，通过激光器的总电流为原有偏置电流。

4.根据权利要求2所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调系统，其特征在于：所述解调器包括第一放大器、第二放大器、比较器，所述光接收模块ROSA接收到远端传输的光调制信号后，依次通过第一放大器、第二放大器、比较器的处理，调解为曼彻斯特码发送至从处理器。

5.一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，其特征在于：包括以下步骤：

从处理器将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器；

从处理器将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器；

主机通过主处理器向从处理器下达监控及控制信号，以及通过主处理器接收从处理器上传的监控及控制信号；所述主处理器存储主机下达的监控及控制信号，以及从处理器上传的监控及控制信号。

6.根据权利要求5所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，其特征在于：所述从处理器将主处理器下达的监控及控制信号调制为曼彻斯特码后发送至调制器的具体步骤，包括：

从处理器接收主机通过主处理器下达的监控及控制信号；

从处理器对所述监控及控制信号进行调制，形成曼彻斯特码；

从处理器将曼彻斯特码发送至调制器；所述曼彻斯特码经调制器调制在光信号上后，通过光发射模块TOSA输出至远端。

7.根据权利要求6所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，其特征在于：调制器接收到从处理器发送的曼彻斯特码后输出至模拟开关，模块开关根据曼彻斯特码的频率更换为打开状态或关闭状态；

当模拟开关为打开状态时，三极管导通，三极管的基极电压设置使通过激光器的总电流在原有偏置电流的基础上增加3％～5％；当模拟开关为关闭状态时，三极管截止，通过激光器的总电流为原有偏置电流，以将曼彻斯特码调制在光信号上形成光调制信号。

8.根据权利要求5所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，其特征在于：所述从处理器将解调器发送的曼彻斯特码解调为监控及控制信号后上传至主处理器的具体步骤，包括：

从处理器接收解调器发送的曼彻斯特码，所述曼彻斯特码为解调器将光接收模块ROSA发送的光调制信号进行解调后的信号，所述光调制信号为光接收模块ROSA接收的远端发送的信号；

从处理器对所述曼彻斯特码进行解调，形成监控及控制信号；

从处理器将所述监控及控制信号通过主处理器上传至主机。

9.根据权利要求8所述的一种采用双MCU架构的光模块调制解调方法，其特征在于：所述解调器接收到光接收模块ROSA发送的光调制信号后，依次通过第一放大器、第二放大器、比较器的处理，以将光调制信号调解为曼彻斯特码发送至从处理器。

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