CN114826410B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光模块，在电路板上设置电连接的第一微处理器和第二微处理器，通过设置第一微处理器与电路板上的金手指电连接，并设置第二微处理器用于实现低频信号的发送和接收工作。这样，在进行低频信号相关的数据的发送时，第一微处理器将该数据发送给第二微处理器，然后，第二微处理通过控制光模块内部的光发射电路，将低频信号相关的数据发送出去；在进行低频信号相关的数据的接收时，第二微处理器接收光接收电路所解析出的低频信号，并在完成该低频信号的接收后，将接收的低频信号再转存至第一微处理中，以供上位机读取。因此，本申请可以实现上位机在能快速轮询光模模块的同时，不影响光模块内部的消息收发过程。

Description

一种光模块

本申请是申请日为2020年02月24日、申请号为202010113806.7、发明名称为一种光模块的分案申请。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在接入网通信系统中，由光线路终端与光网络单元之间建立相互的光连接，以实现数据通信。具体地，光线路终端中具有第一光模块，光网络单元中具有第二光模块，第一光模块与第二光模块之间建立光连接；光线路终端通过第一光模块向第二光模块发送光信号，实现光线路终端向光网络单元发送数据；光线路终端通过第一光模块接收来自第二光模块的光信号，实现光线路终端接收来自光网络单元的数据。

在上述通信系统中，光线路终端及光网络单元是光模块的上位机。为实现光线路终端和/或光网络单元位于高山、森林、水体等不便于人工操作的环境，通过操作上位机或使用上位机操控光模块所存在的困难。对此，目前提出基于消息通道功能的彩光光模块消息传递的技术方案，使得光模块可以实现远程操控。

然而，在基于彩光光模块消息传递技术中，在发送端模块进行单次消息发送或接收的过程中，如果此时上位机对光模块进行I2C访问操作，因I2C访问权限最高且光模块中的MCU（(MicroControllerUnit，微处理器）为单线程处理器,所以就会打断该次消息的发送或接收，从而出现失败的情况。因此，在实际应用中，为减少上位机对模块的访问操作对光模块消息发送打断影响，一般会将上位机对光模块的访问间隔时间值设置的比较大，也即减小打断光模块消息传递的概率，但该种方式也会由于上位机无法及时的获取更新光模块消息传递的结果状态，而造成光模块系统的数据传递效率的降低的问题。

发明内容

针对已有的彩光光模块消息传递技术中，上位机对光模块的轮询访问易导致光模块消息传递失败，从而影响光模块系统消息传递效率的问题，本申请实施例提供了一种光模块。

根据本申请实施例的光模块，包括：

电路板；

第一微处理器，设置在所述电路板上，与设置在所述电路板上的金手指电连接，用于向第二微处理器发送低频信号相关的数据；

第二微处理器，设置在所述电路板上，与所述第一微处理器电连接；

光发射组件，在所述第二微处理器的控制下，将所述低频信号调制在用于数据信号传输的高频信号中；

所述第二微处理器，用于接收光接收电路所解析出的低频信号，然后将所述光接收电路所解析出的低频信号转发给所述第一微处理器。

由上述实施例可见，本申请实施例提供的光模块，在电路板上设置电连接的第一微处理器和第二微处理器，通过设置第一微处理器与电路板上的金手指电连接，并设置第二微处理器用于实现低频信号的发送和接收工作。这样，在进行低频信号相关的数据的发送时，第一微处理器将该数据发送给第二微处理器，然后，第二微处理通过控制光模块内部的光发射电路，将低频信号相关的数据发送出去；在进行低频信号相关的数据的接收时，第二微处理器接收光接收电路所解析出的低频信号，并在完成该低频信号的接收后，将接收的低频信号再转存至第一微处理中，以供上位机读取。由于两个微处理器负责不同的工作内容，所以，上位机在能快速轮询光模模块的同时，不影响光模块内部的消息收发过程，从而在保证上位机可以及时获取更新光模块发送状态字节的同时，也不会产生上位机破坏光模块的消息传递问题，从而整体提高系统的消息传递速率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光模块的局部结构示意图；

图6为本实施例中提供的一种光模块的内部结构框图；

图7为本发明实施例提供的一种数据发送方法的基本流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种数据接收方法的基本流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300、光发射组件400以及光接收组件500；

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口（204、205），也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光发射组件400以及光接收组件500；电路板300、光发射组件400以及光接收组件500等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光发射组件400以及光接收组件500等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300位于由上、壳体形成包裹腔体中，电路板300上设置有芯片、电容、电阻等电器件。根据产品的需求选择需要设置的芯片，常见的芯片包括微处理器MCU、时钟数据恢复芯片CDR、激光驱动芯片、跨阻放大TIA芯片、限幅放大LA芯片、电源管理芯片等。

跨阻放大芯片与光接收芯片紧密关联，近距离短走线设计可以保证良好的接收信号质量，光模块的一种封装形态中，将跨阻放大芯片与光接收芯片一起封装在独立封装体中，如封装在同一同轴管壳TO中或同一方形腔体中；独立封装体独立于电路板300，光接收芯片及跨阻放大芯片通过独立封装体与电路板300形成电连接；光模块的另一种封装形态中，可以不采用独立封装体，而是将光接收芯片与跨阻放大芯片设置在电路板300表面。当然，也可以将光接收芯片独立封装，而将跨阻放大芯片设置在电路板300上，接收信号质量也能满足某些相对较低的要求。

电路板300上的芯片可以是多合一芯片，比如将激光驱动芯片与MCU芯片融合为一个芯片，也可以将激光驱动芯片、限幅放大芯片及MCU融合为一个芯片，芯片是电路的集成，但各个电路的功能并没有因为集合而消失，只是电路形态发生整合。所以，当电路板300上设置有MCU、激光驱动芯片及限幅放大芯片三个独立芯片，这与电路上设置一个三功能合一的单个芯片，方案是等同的。

电路板300是光模块主要器件的载体，没有设置在电路板300上的器件最终也与电路板300电连接，电路板300上的连接器实现光模块与其上位机的电连接。例如，图4中的光发射组件400以及光接收组件500。光发射组件400以及光接收组件500可以统称为光学次模块。

本实施例中的光发射组件400采用同轴TO封装，与电路板物理分离，通过柔性板实现电连接；光接收组件500也采用同轴TO封装，与电路板物理分离，通过柔性板实现电连接。在另一种常见的实现方式中，可以设置在电路板300表面。

电路板300端部表面具有金手指301，金手指由相互独立的一根根引脚组成的，电路板300插入笼子中的电连接器中，由金手指与上位机建立电连接。上位机与光模块之间可以采用I2C协议、通过I2C引脚进行信息传递。上位机可以向光模块写入信息，具体地，上位机可以将信息写入光模块的寄存器中；光模块无法向上位机写入信息，当光模块需要将信息提供给上位机时，光模块会将信息写入光模块中的预设寄存器中（如本实施例设置的发送状态寄存器、数据发送失败寄存器等），由上位机对该寄存器进行读取，光模块的寄存器一般集成在光模块的MCU中，也可以独立设置在光模块的电路板300上。

该光模块在工作过程中，本实施例设置其可以根据来自光线路终端的数据电信号发出相对高频的数据光信号，以保持光线路终端原有的对外数据传输业务，同时，该光模块还根据非数据电信号（即不是用于正常传输业务的信号）发出相对低频的操控光信号，以向对端的光模块发出操控信息，实现在不打断正常业务的同时向远端系统传递操控数据，例如，利用低频消息通道传送系统升级包实现远端系统的在线升级、上报DDM（数字诊断监控，Digital Diagnostic Monitoring）信息等。

由于该光模块及对端的光模块均采用一根光纤对外连接，所以数据光信号及操控光信号混合在同一束光中，以采用同一根光纤传输，为了对不同信号进行区分，本实施例设置数据光信号与操控光信号具有不同的频率，具体的，在其发出的高频信号（数据光信号）上叠加有低频信号（操控光信号）。例如，在10Gbps或25Gbps信号上叠加低频信号50Kbps，其中，10Gbps或25Gbps信号为正常的业务信号，增加的另一路50Kbps的低频信号执行其它操控功能。

进一步的，由于光模块中的MCU的作用需要用于：控制模块的工作，如LDD、LD、APD等电路的控制，光模块与上位机的通讯，消息通道数据接收及数据发送工作。而MCU单线程处理器，故以上三个应用会存在冲突的情况，例如，当上位机I2C访问光模块时，因I2C访问权限最高，进而会有概率性打断MCU对光模块的控制，但因为光模块的相关控制参数即使不刷新也不会对光模块性能造成影响，且I2C的访问不会完全占用MCU的资源，故不影响光模块的正常工作。但是，当光模块有非数据电信号的发送或接收时，因为MCU要将长串的数据发送到光发射电路，其中，本实施例将用于光信号的发射所用的器件构成的通路称为光发射电路、如图5中的信号发送电路304和光发射组件400组成光发射电路，或从光接收电路接收长串的数据，其中，本实施例将用于光信号的接收所用的器件构成的通路称为光接收电路、如图5中的信号接收电路305、匹配电路306和光接收组件500组成光接收电路，故外部I2C会使得消息传递失败。

基于上述问题，本实施例中提供的光模块，在电路板上设置电连接的第一微处理器和第二微处理器，通过设置第一微处理器与电路板上的金手指电连接，用于与上位机通信，并设置第二微处理器用于实现非数据电信号的发送和接收工作。即将消息通道功能与光模块和上位机的通讯功能分离开，以解决光模块有消息的发送或接收时，外部I2C会使得消息传递失败的问题。基于上述实现原理，下面将结合附图，对本实施例提供的光模块进行详细介绍。

图5为本发明实施例提供的一种光模块的局部结构示意图。如图5所示，本实施例在电路板300上设有第一微处理器302和第二微处理器303。

第一微处理器302与金手指301电连接，用于实现与上位机的数据交互；另外，第一微处理器302还与设置在电路板上的信号发送电路304和信号接收电路305电连接，用于控制信号发送电路304和信号接收电路305中相关芯片的上电初始化、参数配置、工作监管等工作。第二微处理器303分别与第一微处理器302、光发射组件400以及匹配电路306电连接。

基于上述配置，在消息发送过程中，第一微处理器302通过金手指301接收来自上位机的非数据电信号、即低频信号相关的数据，并将该数据存储至其内部预设数据存储区域；然后，在第二微处理器303处于空闲状态时，将该非数据电信号通过I2C写入至第二微处理器303中；另外，第一微处理器302还可以将光模块的内部监控数据、如电压、温度等，在第二微处理器303处于空闲状态时，将上述数据、即低频信号相关的数据通过I2C写入至第二微处理器303中。本实施例将上述第一微处理器302接收的来自上位机的数据以及收集的光模块内部的数据统称为低频信号相关的数据。第二微处理器303接收到该低频信号相关的数据后，通过光发射电路发送出去，其中，可以控制光发射组件400，将低频信号调制在用于数据信号传输的高频信号中，即使其加载有低频信号的光信号，以将低频信号相关的数据发送出去。

需要说明的是，本实施例配置两个微处理器采用I2C方式通讯，这样进行数据传输时，微处理器无需再对接收的数据进行验证，同时由于第一微处理器302需要与上位机进行交互，所以本实施例将第一微处理器302设置为主处理器、第二微处理器303为从处理器，在具体实施过程，还可以将第一微处理器302设为从处理器、即第二微处理器303将该低频信号相关的数据从第一微处理器302中复制到其内部，以实现第一微处理器302向第二微处理器303发送低频信号相关的数据的功能。当然，上述两个微处理器之间的数据传输方式也不限于I2C方式。

在消息接收过程中，光接收组件500接收对端光模块发送的光信号，并将接收的光信号转换为电信号，与光接收组件500连接的信号接收电路305对该电信号进行信号放大、滤波等相应的处理后，通过金手指301发送给上位机，进而可以将该光模块接收的高频数据光信号转换为数据电信号后发送至上位机。同时，匹配电路306与光接收组件500电连接，用于从光接收组件500所输出的混频信号中解析出低频信号；然后，将该低频信号发送给与其电连接的第二微处理器303，第二微处理器303完成本次低频信号的接收后，可以向第一微处理器302发送数据接收完成的指示消息，第一微处理器302接收到该指示消息后，便将第二微处理器303中所存储的消息数据通过I2C的方式复制到其内容，并通知上位机来从第一微处理器302中读取该低频信号。

由于两个微处理器负责不同的工作内容，所以，上位机在能快速轮询光模模块的同时，会访问第一微处理器302，进而不影响第二微处理器303的消息收发过程，从而在保证上位机可以及时获取更新光模块发送状态字节的同时，也不会产生上位机破坏光模块的消息传递问题，从而整体提高系统的消息传递速率。

进一步的，为防止第一微处理器302从第二微处理器303读数据或者向第二微处理器303写入数据时，打断第二微处理器303的数据处理进程，第二微处理器303可以生成其是否处于空闲状态状态的指示信息，其中，只有在其处于空闲状态时，第一微处理器302才可以执行读取或写入操作。具体实现方式，可以设置空闲状态指示位，或者，如图6中的光模块的内部结构框图中，在两个微处理器之间设置消息指示管脚，其中，分别在第一微处理器302和第二微处理器303之间设置有发送状态指示引脚I/O1以及接收状态指示引脚I/O2。

针对图6中的设计方式，下面将对光发射电路和光接收电路所用到的元器件以及工作过程进行举例介绍。

对于光发射电路，第一时钟数据恢复模块3041的输入端与金手指301电连接，用于来自上位机的高频信号进行整形，这样，便可以降低发送给激光驱动芯片3042的信号的失真程度，进而使得光发射组件400可基于高质量的高频信号输出信号失真度低的光信号。激光驱动芯片3042分别与激光器401的阳极和电吸收调制器402的高频控制引脚电连接，其中，激光驱动芯片3042可以输出恒定功率的电流至激光器401，进而可以使激光器401可以输出不携带信号的激光至电吸收调制器402。另外，激光驱动芯片3042还用于将第一时钟数据恢复模块3041整形后的高频差分信号进行幅度调整后，输出至电吸收调制器402。

基于电吸收调制器402是利用半导体中激子吸收效应制作而成光信号调制器件，其可以根据基准电压和接收到的高频电信号引起的电压改变，输出不同功率的光信号，并且基准电压的大小直接关系到电吸收调制器402对激光的吸收能力，因此，本实施例设置电吸收调制器402的基准电压引脚通过数字模拟转换芯片（图中未示出）与第二微处理器303的输出端电连接。

第二微处理器303接收第一微处理器302所发送的低频信号相关的数据，其中，第二微处理器303接收第一微处理器302所发送的低频信号相关的数据，第二微处理器303会将发送状态指示引脚I/O1的电平值设为第二电平值、如高电平值，以指示其处于工作状态、拒绝第一微处理器302的访问。第二微处理器303基于其接收的低频信号相关的数据，输出低频变化的低频变化的0和1数字信号，以控制数字模拟转换芯片所输出的模拟信号值的变化，进而使数字模拟转换芯片可以输出低频变化的模拟电压信号，当将低频变化的模拟电压信号作为电吸收调制器402的基准电压，进而会使电吸收调制器402对于激光的吸收能力随低模拟电压信号的电压值的变化而变化，实现将低频信号调制在高频信号中。并且，在第二微处理器303完成本次的非数据电信号的发送后，则会将发送状态指示引脚I/O1的电平值设为第一电平值、如低电平值，以指示第二微处理器303处于空闲状态、即第一微处理器302可以再次向第二微处理器303发送新的低频信号相关的数据。

对于光接收电路，若光接收组件500中的光接收芯片采用APD光电雪崩二极管时，由于APD光电雪崩二极管工作时需要高于光模块正常工作的电压，所以光模块中增加升压电路，升压电路用于为APD提供工作高压；为了便于接收光电流，光模块中增加镜像电路，升压电路通过镜像电路中的一条通路与APD相连，该通路中的电流即APD产生的光电流，该通路中的电流用于后续进行高频信号接收；通过镜像电路将该通路中的电流进行镜像，从而获得光电流的镜像电流，该镜像电流用于后续进行低频信号的接收。来自光接收芯片的光电流是最原始的电流，优先用于高频信号的解调，以保证业务数据质量，当然，理论上而言，由于镜像后的电流与原电流相同，也可以将镜像得到的电流用于高频信号接收，而将原电流用于低频信号接收。镜像电路中也可以集成转换电路，以将用于低频信号接收的电流转换为电压信号。

如图6所示，光接收组件500用于接收对端光模块发送的光信号，并将接收的光信号转换为电流信号；与光接收组件500的输出端连接的跨阻放大器3051将该电流信号转换为电压信号，并以高频差分信号的形式发送给与其连接的限幅放大器3052，限幅放大器3052用于将跨阻放大器3051输出的信号进行放大；与限幅放大器3052的输出端连接的第二时钟数据恢复模块3053，用于将限幅放大器3052输出的信号进行整形，第二时钟数据恢复模块3053的输出端与金手指301连接。通过金手指301与上位机连接，进而可以将该光模块接收的高频信号、即数据电信号发送至上位机。

匹配电路306与光接收组件500电连接，例如，匹配电路306其内部可以设置升压镜像电路、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路和比较电路，升压镜像电路分别与光接收组件500中的光接收芯片及第一低通滤波电路电连接，升压镜像电路向光接收芯片输出工作高压；升压镜像电路向第一低通滤波电路输出第一混合频率电信号的镜像电信号；第二低通滤波电路与第一低通滤波电路电相连，第一低通滤波电路向第二低通滤波电路输出第一初始低频电信号；比较电路的第一输入端与第一低通滤波电路电相连，比较电路的第二输入端与第二低通滤波电路电相连，比较电路的输出端与微处理器相连；第一低通滤波电路向比较电路输入第二初始低频电信号；第二低通滤波电路向比较电路输入判决门限电信号；比较电路向第二微处理器303输出最终的低频电信号。第二微处理器303将接收的信号存储至其内部预设存储区域，然后，第二微处理器303在完成信号的接收并对数据内容校验正确后，则接收状态指示引脚I/O2的电平值设为第二电平值、如将引脚电平值置为1，第一微处理器302在检查接收状态指示引脚I/O2变为第二电平值后，便将该非数据电信号复制到其内部，并通知上位机来读取。

同时，第一微处理器302向第二微处理器302访问动作，会使第二微处理器302将接收状态指示引脚I/O2的电平值由第二电平值设置为第一电平值、如将引脚电平值置为0，例如，第二微处理器302检测其接收的关于非数据电信号的数据包中数据长度字节是否被访问，如果被访问，则将接收状态指示引脚I/O2的电平值设置为第一电平值。当然，第二微处理器302也可以在其有低频数据开始接收时，将接收状态指示引脚I/O2的电平值设置为第一电平值，说明正在消息接收、拒绝第一微处理器302的访问。

进一步的，本实施例中的光接收组件500采用APD雪崩二极管进行光电转换，为实现对APD的供电，本实施例中的匹配电路306中还设有升压芯片，具体的，由于本实施例设置第一微处理器302负责各芯片的上电工作，因此，第一微处理器302也与匹配电路306电连接。当然，如果的光接收组件500采用PIN（光电探测器）进行光电转换，则匹配电路306中无需设升压芯片，进而，匹配电路306不再与第一微处理器302连接。

需要说明的是，本实施例中的低频信号解析电路并不限于上述实现方式，例如，还可以在图6中的跨阻放大器3051中设置镜像电路，将来自光接收组件500中的光接收芯片的光电流进行镜像，将镜像得到的电流通过电流输出端输出，实现了输出混合频率电信号，用于后续的低频信号接收。其中，该镜像电路可以设置在跨阻放大器3051中，也可以设置在跨阻放大器3051之外在电路板上。镜像电流可以直接由镜像电路输出，也可以接入跨阻放大器3051中，由跨阻放大器3051的电流输出端输出。然后，再通过设置第一低通滤波电路、第二低通滤波电路和比较电路，其中，跨阻放大芯片向第一低通滤波电路输出混合频率电信号，第二低通滤波电路与第一低通滤波电路电相连，第一低通滤波电路向第二低通滤波电路输出第一初始低频电信号；比较电路的第一输入端与第一低通滤波电路电相连，比较电路的第二输入端与第二低通滤波电路电相连，比较电路的输出端与所述微处理器相连，所述第一低通滤波电路向所述比较电路输入第二初始低频电信号；第二低通滤波电路向比较电路输入判决门限电信号；比较电路向第二微处理器303输出最终的低频电信号。另外，为实现低频信号相关的数据的发送，第二微处理器303还可以信号发送电路304电连接，例如，第二微处理器303基于其接收的数据，在用于控制光发射组件400中的激光器发光的偏置（bias）直流电上增加一个低频信号，进实现在高频号基础上调制上一个低频信号，以用于非数据电信号的发送。

进一步的，在上述低频信号的发送和接收中，为了实现第一微处理器302可以使能第二微处理器303进行消息的发送、以及第一微处理器302可以与上位机进行相应的交互等功能，本实施例还在光模块中设置预设寄存器，其中，预设寄存器一般集成在光模块的微处理器中，也可以独立设置在光模块的电路板上。

下面将结合附图，先对本实施例提供的低频信号的发送方法进行详细介绍。图7为本实施例提供的一种数据发送方法的基本流程示意图。如图7所示，该方法具体包括如下步骤：

S701:第一微处理器判断第二微处理器是否处于空闲状态。

例如，当两个处理器之间设置发送状态指示引脚时，第一微处理器可以监测该发送状态指示引脚的电平值是否为第一电平值、例如是否被置0，如果是，则判定第二微处理器处于空闲状态，进而可以执行步骤S702，以将低频信号相关的数据写入至第二微处理器中。或者，还可以在第二微处理器中设置相应的空闲状态指示位，第一微处理器通过读取该空闲状态指示位进行第二微处理器是否处于空闲状态的判断。

进一步的，如果上述低频信号相关的数据来自上位机时，由于目前向远端系统传递的操控数据，通常需要传输的数据量较大，而现有的低频消息通道一次性传输数据字节数量有限。对此，本实施例提出了将需要传输的数据包采用先拆分发送后接收整合的方式进行，而采用这种方式时，发送端需要保证的一点就是只有在接收端上位机读取完每次发送端发送的数据后，发送端上位机才能进行下一次数据的使能发送。要想满足上述需求，在光模块的寄存器中设置用于第一微处理器的发送状态标志位，本实施例称该发送状态标志位为第一发送状态标志位g_MessageSendEnble1，同时，两端系统（涉及发送端上位机、发送端光模块、接收端上位机、接收端光模块）建立一种交互体系，用于实现这种数据包的拆分发送、接收整合的数据传输方式。

因此，基于上述应用场景，第一微处理器在监测到其发送状态标志位为第一预设值时，再判断第二微处理器是否处于空闲状态。其中，对于第一微处理器的发送状态标志位的使能方式，第一微处理器可以将其由第一预设值改为第二预设值、如由1改为0，光模块所连接上位机可以将其由第二预设值改为第一预设值、如由0改为1，当然，如果实际需要第一微处理器也可以将其由第二预设值改为第一预设值。另外，光模块初始上电时，该发送状态标志位g_MessageSendEnble1默认值为第二预设值。

光模块所接入的上位机（可以简称为发送端上位机）可以将需要发送的数据包分割为N个小型数据包，通过光发射电路将这N个小型数据包依次发送出去。并且，上位机每次使能光模块进行数据发送前，首先查询第一发送状态标志位g_MessageSendEnble1，其中，可以利用光模块电路板表面的金手指上的I2C引脚，通过I2C通讯方式查询发送光模块内的寄存器。当该标志位为第二预设值时、如为0时，表明光模块处于空闲状态，可以使能光模块进行数据发送，此时上位机需将该标志位设为第一预设值、如置为1，用于使能光模块进行数据发送；而当该标志位为第一预设值时，上位机不能进行新的数据发送，直到模块内部将该标志位改为第二预设值，才表明上位机可以使能进行下一次数据的发送

进一步的，光模块中的第一微处理器可以通过检测上位机是否有更改发送状态标志的动作；如果检测上位机有更改发送状态标志的动作，则查询该上位机写入至发送状态标志位寄存器的数值是否为第一预设值。如果发送状态标志位已被上位机改为第一预设值，则执行监测第二微处理器是否处于空闲状态；否则，则可以在预设时间间隔后继续查询该发送状态标志位。

其中，对于该发送状态标志位g_MessageSendEnble的查询方式，光模块和上位机均可以采用轮询的方式查询发送状态标志位，例如上位机查询到该标志位为第一预设值时，则在预设时间间隔后、如1ms，再查询该标志位。

S702:所述第一微处理器将存储在其预设数据存储空间中的低频信号相关的数据发送至所述第二微处理器，以及，将所述第二微处理器的发送状态标志位设为第一预设值，如该标志置为1，以指示所述第二微处理器将所述低频信号相关的数据发送出去。

其中，第一微处理器可以通过I2C将存储在其预设数据存储空间中的低频信号相关的数据写入到第二微处理器中。当然，第二微处理器也可以将该数据从第一微处理器复制到其内部。

光模块中多个用于存储数据的寄存器组成上述预设数据存储空间，当然，上述预设数据存储空间还可以为某一个寄存器中开辟的用于存储数据的区域。

进一步的，因为数据并不是每次都填充满寄存器中所有的位置，本实施例还在光模块内还设有发送数据长度寄存器g_SendLength，上位机将本次需要发送的数据长度写入该寄存器。同时，由于数据有默认的起始位置，因此，利用默认起始位置及数据长度一起表征数据在寄存器中的存储位置，可以有效保证数据传输的正确性。

第一微处理器查询到其发送状态标志位g_MessageSendEnble1为第一预设值，则将存储在该预设数据存储空间中所存储数据、如需要发送的数据包、发送长度，依次发送给第二微处理器，同时，将第二微处理器的发送状态标志位g_MessageSendEnble2设为第一预设值，如该标志置为1，以指示第二微处理器将低频信号相关的数据发送出去。

S703:所述第二微处理器监测到其发送状态标志位为第一预设值时，则将接收的所述低频信号相关的数据通过光发射电路发送出去。

同时，在第二微处理器进行消息发送的过程中，为了防止数据发送进程被第一微处理器的访问打断，第二微处理器在监测到发送状态标志位为第一预设值，进行数据发送前，还会将上述发送状态指示引脚的电平值设为第二电平值、如置为1，以指示其处理数据发送状态、拒绝第一微处理器的访问。

进一步的，为了保证对端光模块可以正确接收到发送的数据，本实施例在该光模块设置数据重传机制，其中，在光模块发送数据期间，第一微处理器的发送状态标志位g_MessageSendEnble1和第二微处理器的发送状态标志位g_MessageSendEnble2均保持不变，即均保持为第一预设值，进而，本实施例还提供了上述两个发送状态标志为被改为第二预设值的时机，即在本步骤之后，还包括步骤S704至S708。

需要说明的是，在实际应用中，光模块所发送的数据还可以是根据上位机写入的初始数据，光模块进行相应处理后得到的数据。另外，当光模块内设有数据长度寄存器g_SendLength时，则根据发送数据长度以及数据默认起始位置，将预设数据存储空间中的数据发送出去。

另外，所发送数据的编码格式可以包括数据帧头、数据长度、命令代号、有效数据、校验和以及数据帧尾。接收端根据数据长度可以指示接收端上位机按照该长度值读取光模块寄存器中所存储的数据；利用命令代号可以指示本次发送数据的用途；接收端根据校验和可以校验所接收的数据包中的有效数据的正确性。

S704：所述第二微处理器判断是否接收到所述数据已被读取的响应消息。

本实施例以发送的数据被接收端光模块所接入的上位机（可以简称为接收端上位机）读取，以实现接收端系统升级或上报数字诊断信息等功能为例进行介绍。其中，为使接收端光模块可以通知其所接入的上位机读取光模块所接收的低频信号相关的数据，在接收端光模块中设置接收状态标志位g_MessageReceState。当接收端光模块通过低频信息通道接收到数据，并且对数据校验正确后，则将接收状态标志位设为第一预设值、如置1接收状态标志位g_MessageReceState，用于告知接收端上位机已经接收到了新的数据，同时还可以向发送端回传数据已被正确接收的响应消息。

进一步的，接收端上位机可以通过轮询的方式查询到该接收状态标志位被设为第一预设值后，会立马读取该次接收的数据，并在读取完成后将接收状态标志位由第一预设值改为第二预设值。接收状态标志位由第一预设值改为第二预设值的操作，会激发接收端光模块向发送端光模块回送本次数据已被读取的响应消息。

如果接收到接收端光模块发送的数据已被读取的响应消息，则执行步骤S705。否则，则执行步骤S707。

S705：如果接收到所述数据已被读取的响应消息，则所述第二微处理器将其发送状态标志位设置为第二预设值、向第一微处理器发送其处于空闲状态的指示消息。

例如，第二微处理器可以通过将发送状态指示引脚的电平值设为第一电平值、如置为0,的方式，向第一微处理器发送其处于空闲状态的指示消息。

S706：所述第一微处理器接收到所述第二微处理器处于空闲状态的指示消息时，则将所述第一微处理器的发送状态标志位设置为第二预设值。

第一微处理器将其发送状态标志位由第一预设值改为第二预设值，用于告知其所接入的上位机本次数据发送完成，可以进行下一次的数据发送。

其中，为了防止长时间的等待接收端光模块回传消息，本实施例还设置光模块内部主动清零机制当然，还可以设置其它清零机制、如由上位机清零，相应的，本实施例为第二微处理器配置发送状态控制字节，例如，发送状态控制字节的bit0为发送状态标志位、bit1为接收状态标志位、bit2为底层发送失败标志位、bit3为远端故障标志位，以表征不同的数据传输结果。相应的，本实施设置了第一微处理器配置其发送状态标志位的方式，具体的，第一微处理器根据读取的第二微处理器的发送状态控制字节，将第一微处理器的发送状态标志位设置为第二预设值，其中，发送状态控制字节中包括发送状态标志位。

S707：如果未接收到所述数据已被读取的响应消息，则判断所述数据的已发送时长是否超过预设时长阈值。

其中，该预设时长阈值大于接收端的光模块用于数据接收校验并回传消息所需的时间。当将存储在预设数据存储空间中的数据发送出去之后，则第二微处理器开始进行计时，并等待接收端光模块回传的数据已被读取的响应消息，如果超过预设时长阈值，还未接收到数据已被读取的响应消息，则执行步骤S708,否则，则继续等待接收端光模块回传消息。

S708：如果超过预设时长阈值，则所述第二微处理器将其发送状态标志位由第一预设值改为第二预设，向第一微处理器发送其处于空闲状态的指示消息，另外，还可以生成接收端故障的标识信息。

同样的，第一微处理器也可以根据读取的第二微处理器的发送状态控制字节，将第一微处理器的发送状态标志位设置为第二预设值，还可以生成接收端故障的标识信息。

其中，为了便于对接收端故障的区分，以采取相应的处理措施。本实施例设置当第二微处理器接收到接收端回传的数据已被接收端光模块正确接收的响应消息，但未接收到数据已被接收端上位机读取的响应消息，则可以生成用于指示接收端的上位机故障的第一标识信息，然后，发送端光模块所接入的上位机接收到该标识信息后，可以使能数据的再次发送或者生成远端上位机故障的通知等。另外，如果第二微处理器一直未接收到接收端光模块回传的发送数据已被正确接收的响应消息，则将其发送状态标志位由第一预设值改为第二预设值，同时，生成用于指示光模块之间发送失败的第二标识信息，然后，发送端上位机接收到该标识信息后，可以采取使能数据的再次发送等措施。

对应于上述两种响应消息，上述步骤S707中的预设时长阈值则可以由用于等待接收端光模块回传数据已被接收端光模块正确接收的响应消息的第一预设时长阈值，以及，用于等待在接收到数据已被接收端光模块正确接收的响应消息之后，用于等待接收端光模块回传的数据已被读取的响应消息第二预设时长阈值两部分构成。进一步的，如果设置在数据发送失败后，采用数据重传机制，则上述第一预设时长阈值由N个预设子时长阈值构成，其具体个数根据重传次数的上限值确定，每一个预设子时长阈值的具体时长则根据发送数据以及回传数据被正确接收所需要的时间设定。

下面再对本实施例提供的低频信号的接收方法进行详细介绍。图8为本实施例提供的一种接收发送方法的基本流程示意图。如图8所示，该方法具体包括如下步骤：

S801：所述第二微处理器对接收到的低频信号的相关数据内容校验正确后，则生成已接收低频信号的指示信息。

例如，当两个处理器之间设置接收状态指示引脚时，第一微处理器可以监测该发送状态指示引脚的电平值是否被第二微处理器置为第二电平值、例如是否被置1，如果是，则判定第二微处理器接收到低频信号相关的数据，进而可以执行步骤S802。或者，还可以在第二微处理器中设置相应的接收到低频信号的指示位，第一微处理器通过读取该指示位，来获知第二微处理器的状态。

另外，所述第二微处理器对所述低频信号的数据内容校验正确后，为使发送端光模块知晓数据传输结果，其还会向发送端模块回传数据已被正确读取的消息，同时，将其接收状态标志位g_MessageReceState2置为第一预设值、如置为1。

S802：所述第一微处理器检测到已接收低频信号的指示信息后，则将所述第二微处理器接收的所述低频信号复制到其内部预设数据存储空间中。

其中，本实施例设置第一微处理器向第二微处理器的访问，会使第二微处理器将所述接收状态指示引脚的电平值设为第一电平值、如置为0。

进一步的，如果接收的数据需要发送给上位机时，为使接收端光模块可以通知其所接入的上位机（简称为接收端上位机）读取其通过所接收的低频信号相关的数据，本实施例还为第一微处理器配置接收状态标志位g_MessageReceState1。并且，对于该接收状态标志位的使能方式，第一微处理器可以将其由第二预设值改为第一预设值、如由0改为1，接收端光模块所接入的上位机只可以将其由第一预设值改为第二预设值、如由1改为0。另外，接收端光模块初始上电时，接收状态标志位g_MessageSendEnble1默认为第二预设值。

当第一微处理器将第二微处理器接收的低频信号复制到其内部预设数据存储空间中后，则将其接收状态标志位设为第一预设值、如置1接收状态标志位g_MessageReceState1，用于告知其所接入的上位机已经接收到了新的数据。

进一步的，接收端上位机可以通过轮询的方式查询到该接收状态标志位g_MessageReceState1被设为第一预设值后，会立马读取该次数据，其中，因为数据并不是每次都填充满预设数据存储空间中所有的位置，因此，本实施例还在第一微处理器中内还设有发送数据长度寄存器，第一微处理器将本次接收的数据长度写入该寄存器，同时，由于数据有默认的起始位置，因此，利用默认起始位置及数据长度一起表征数据在预设数据存储空间中的存储位置，可以有效保证数据读取的正确性。

然后，接收端上位机完成数据读取后，会将该接收状态标志位g_MessageReceState1由第一预设值改为第二预设值，当然，也可以采用接收端光模块更改该接收状态标志位的方式，只是由上位机更改更为直接和准确。

进一步的，第二微处理器可以向发送端光模块告知本次消息是否已被正确读取，本实施例，本步骤之后，还包括如下步骤：

S803：所述第一微处理器监测其接收状态标志位是否由所述第一预设值被改为第二预设值。

如果是，则执行步骤S804，否则执行步骤S805。

S804：如果由所述第一预设值被改为第二预设值，则所述第一微处理器将所述第二微处理器的接收状态标志位由第一预设值改为第二预设值，以使所述第二微处理器发送所述数据已被读取的消息。

例如，第一微处理器将第二微处理器的接收状态标志位由1改为0，从而激光第二微处理器向发送端模块回送数据已被读取的消息。

S805：如果未被改为第二预设值，则所述第一微处理器判断低频信号的已接收时长是否超过预设时长。

S806：如果超过预设时长，则所述第一微处理器将其接收状态标志位是否由所述第一预设值改为第二预设值。

第一微处理器主动将接收状态标志位由第一预设值改为第二预设值，表示废弃此次接收的数据。进而，第二微处理器 的接收状态标志位保持为第一预设值，且不会触发向发送端光模块回传数据已被正确接收的消息的功能同时，在发送端，如果发送端光模块超过一定时间还未接收到数据已被接收端上位机读取的响应消息，则会主动将发送状态标志位由第一预设值改为第二预设值，表示废弃此次发送的数据，并生成接收端设备故障的标识信息。

需要说明的是，本实施例提供具有双微处理器的光模块，将光模块的消息通道功能与光模块和上位机的功能分离开的方案，不仅适用于上述光发射组件和光接收组件分开封装的形式，还适用于将光发射组件和光接收组件封装在一起形成光收发次模块、将光收发芯片贴装在电路板上等封装形式，而对于任意一种封装形式，用于发送光信号的相关器件在本实施例中均称为光发射组件、用于接收光信号的相关器件在本实施例中均称为光接收组件。

最后应说明的是：本实施例采用递进方式描述，不同部分可以相互参照；另外，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板；

第一微处理器，设置在所述电路板上，与设置在所述电路板上的金手指电连接，用于向第二微处理器发送低频信号相关的数据；

第二微处理器，设置在所述电路板上，与所述第一微处理器电连接；

光发射组件，在所述第二微处理器的控制下，将所述低频信号调制在用于数据信号传输的高频信号中；

光接收电路，接收对端光模块发送的光信号，并将接收的所述光信号转换为电信号，其中，将高频数据光信号转换为数据电信号后发送至上位机，从其输出的混频信号中解析出低频信号；

所述第二微处理器，用于接收光接收电路所解析出的所述低频信号，然后将所述光接收电路所解析出的低频信号转发给所述第一微处理器。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一微处理器向所述第二微处理器发送低频信号相关的数据的步骤，包括：

所述第一微处理器判断所述第二微处理器是否处于空闲状态；

如果所述第二微处理处于空闲状态，则所述第一微处理器将存储在其预设数据存储空间中的低频信号相关的数据发送至所述第二微处理器，以及，将所述第二微处理器的发送状态标志位设为第一预设值，以指示所述第二微处理器将所述低频信号相关的数据发送出去。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，如果所述低频信号相关的数据为所述第一微处理通过所述金手指接收的数据，则所述第一微处理器判断所述第二微处理器是否处于空闲状态之前，还包括：

所述第一微处理器监测其发送状态标志位是否为第一预设值时；

如果所述第一微处理器监测到其发送状态标志位为第一预设值，则所述第一微处理器判断所述第二微处理器是否处于空闲状态。

4.根据权利要求1至3任一所述的光模块，其特征在于，所述第一微处理器和所述第二微处理器之间设置有发送状态指示引脚，其中：

所述第二微处理器接收到来自所述第一微处理器的低频信号相关的数据后，所述第二微处理器将所述发送状态指示引脚的电平值设为第二电平值，以指示所述第二微处理器处于数据发送状态；

所述第二微处理器将所述低频信号相关的数据发送出去之后，如果所述第二微处理器接收到所述数据已被读取的响应消息，则所述发送状态指示引脚的电平值设为第一电平值，以指示所述第二微处理器处于空闲状态。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第二微处理器将所述低频信号转发给所述第一微处理器的步骤，包括：

所述第二微处理器对所述低频信号的数据内容校验正确后，则生成已接收低频信号的指示信息；

所述第一微处理器检测到已接收低频信号的指示信息后，则将所述第二微处理器接收的所述低频信号复制到其内部预设数据存储空间中。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述第二微处理器对所述低频信号的数据内容校验正确后之后，还包括：

所述第二微处理器将其接收状态标志位设为第一预设值；

所述第一微处理器将所述第二微处理器接收的所述低频信号复制到其内部预设数据存储空间中之后，还包括：

所述第一微处理器将其接收状态标志位设为第一预设值；

所述第一微处理器监测其接收状态标志位是否由所述第一预设值被改为第二预设值；

如果所述第一微处理器的接收状态标志位由所述第一预设值被改为第二预设值，则所述第一微处理器将所述第二微处理器的接收状态标志位由第一预设值改为第二预设值，以指示所述第二微处理器发送所述低频信号已被读取的消息。

7.根据权利要求1或5所述的光模块，其特征在于，所述第一微处理器和所述第二微处理器之间设置有接收状态指示引脚，其中：

所述第二微处理器对所述低频信号的数据内容校验正确后，则将所述接收状态指示引脚的电平值设为第二电平值，以指示其接收到低频信号；

所述第一微处理器从所述第二微处理器中读取所述低频信号的动作，会触发所述第二微处理器将所述接收状态指示引脚的电平值由第二电平值设置为第一电平值。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一微处理器和所述第二微处理器之间通过I2C总线电连接。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括光发射驱动电路和光发射组件，其中：

所述第二微处理器与所述光发射驱动电路的输入端电连接，所述光发射驱动电路的输出端与所述光发射组件电连接；

或者，

所述光模块还包括光发射驱动电路和光发射组件，所述光发射组件包括激光器和电吸收调制器，其中：

所述激光器与所述光发射驱动电路电连接；

所述电吸收调制器分别与所述第二微处理器和所述光发射驱动电路电连接。

10.根据权利要求1或9所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路和比较电路，其中：

所述跨阻放大芯片分别与所述光接收芯片、所述限幅放大芯片及所述第一低通滤波电路电连接；

所述第二低通滤波电路与所述第一低通滤波电路电相连；

所述比较电路的第一输入端与所述第一低通滤波电路电相连，所述比较电路的第二输入端与所述第二低通滤波电路电相连，所述比较电路的输出端与所述第二微处理器电连接；

或者，

所述光模块还包括光接收芯片、升压镜像电路、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路和比较电路，其中：

所述升压镜像电路分别与所述光接收芯片及所述第一低通滤波电路电连接；

所述第二低通滤波电路与所述第一低通滤波电路电相连；

所述比较电路的第一输入端与所述第一低通滤波电路电连接，所述比较电路的第二输入端与所述第二低通滤波电路电连接，所述比较电路的输出端与所述第二微处理器电连接。