CN114915345B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光模块，包括电路板。电路板上设置有主MCU、总线开关和从MCU。主MCU，第一端与上位机通过协议通信总线连接，用于接收控制总线开关导通或者关断的控制指令，第二端与总线开关的控制端连接，用于根据控制指令控制总线开关导通或者关断。总线开关，第一端与上位机通过协议通信总线连接，第二端与从MCU连接。从MCU，用于根据总线开关导通或者关断，实现与上位机通过协议通信总线连接或者断开。本申请中，通过主MCU控制总线开关导通或者关断，使从MCU直接接收上位机发送的固件升级数据，完成固件升级，不需要主MCU中实现对从MCU固件数据中转的程序，使主MCU设计简单，提高整体固件升级速度。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

目前，光模块的固件升级多为含单MCU的光模块的固件升级。而单MCU的光模块的固件升级方法一般需要通过光模块金手指上的通信总线实现光模块的升级固件。

对于含双MCU的光模块的固件升级，如果采用含单MCU的光模块的固件升级方法，则主MCU的固件升级方法不变，而从MCU的固件升级需要经过主MCU中转，并通过“从MCU控制总线”将固件数据发送给从MCU完成升级。

该种方法主从MCU均使用同一套启动装载程序，但需要在主MCU中实现对从MCU固件数据中转的程序，使主MCU设计复杂，且严重拖慢了整体固件升级速度。

发明内容

本申请提供了一种光模块，使主MCU设计简单，提高了整体固件升级速度。

一种光模块，包括：

电路板，

光发射次模块，与电路板电连接，用于发射光信号；

光接收次模块，与电路板电连接，用于接收光信号；

所述电路板上设置有主MCU、总线开关和从MCU；

所述主MCU，第一端与上位机通过协议通信总线连接，用于接收上位机发送的控制总线开关导通或者关断的控制指令，第二端与总线开关的控制端连接，用于根据控制指令控制总线开关导通或者关断；

总线开关，第一端与上位机通过所述协议通信总线连接；

从MCU，第一端与总线开关的第二端连接，用于根据总线开关导通或者关断，实现与上位机通过协议通信总线连接或者断开。

有益效果：本申请提供了一种光模块，包括电路板、与电路板电连接的光发射次模块和与电路板电连接的光接收次模块。光发射次模块发射光信号。光接收次模块接收光信号。电路板上设置有主MCU、总线开关和从MCU。主MCU，第一端与上位机通过协议通信总线连接，用于接收上位机发送的控制总线开关导通或者关断的控制指令，第二端与总线开关的控制端连接，用于根据控制指令控制总线开关导通或者关断。总线开关，第一端与上位机通过协议通信总线连接，第二端与从MCU连接。从MCU，用于根据总线开关导通或者关断，实现与上位机通过协议通信总线连接或者断开。从MCU与上位机通过协议通信总线连接，指的是从MCU可直接接收上位机发送的对应的固件升级数据，完成固件升级。当需要从MCU固件升级时，主MCU接收上位机发送的控制从MCU进行升级的控制指令。主MCU根据控制指令控制总线开关导通，使从MCU直接与上位机通过协议通信总线连接。从MCU可以直接接收上位机发送的对应的固件升级数据，完成固件升级。本申请中，通过主MCU控制总线开关导通或者关断，实现从MCU可以直接与上位机通过协议通信总线连接，使从MCU直接接收上位机发送的对应的固件升级数据，完成固件升级，不需要主MCU中实现对从MCU固件数据中转的程序，使主MCU设计简单，提高整体固件升级速度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的除了上壳体、下壳体外的光模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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；光模块通过光接口实现与外部光纤的光连接，外部光纤的连接方式有多种，衍生出多种光纤连接器类型；在电接口处使用金手指实现电连接，已经成为光模块行业在的主流连接方式，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；采用光接口与光纤连接器实现的光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，光纤连接器也形成了多种行业标准，如LC接口、SC接口、MPO接口等，光模块的光接口也针对光纤连接器做了适配性的结构设计，在光接口处设置的光纤适配器组件因此具有多种类型。

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的光接口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电接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双向相互转换，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101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101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(一般为以太网协议的电信号，与光模块使用的电信号属于不同的协议/类型)；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。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，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。

常见的本地信息处理设备包括路由器、家用交换机、电子计算机等；常见的光网络终端包括光网络单元ONU、光线路终端OLT、数据中心服务器、数据中心交换机等。

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，用于接入光模块的电接口(如金手指等)；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，光模块的电接口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光接口与光纤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为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供的光模块分解结构示意图。如图3和4所示，本申请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、光发射次模块400和光接收次模块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位于光模块同一端的两处开口(204、205)，也可以是在光模块不同端的两处开口；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次模块400和光接收次模块500；电路板300、光发射次模块400和光接收次模块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、光发射次模块400和光接收次模块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上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等，还设置有非易失存储器。

电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

金手指，设置有协议通信总线引脚。协议通信总线引脚与上位机通过协议通信总线连接。上位机与光模块之间通过协议通信总线实现信息的交互。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

光发射次模块400，与电路板300电连接，用于发射光信号。

光接收次模块500，一端与外部光纤连接，另一端与电路板300通过管脚和柔性板电连接，用于接收外部光纤传输来的光信号。

本申请实施例中，上位机指的是光网络终端。

图5为本申请实施例提供的一种除了上壳体、下壳体外的光模块的结构示意图。如图5所示，本申请实施例中，电路板300上设置有主MCU301、总线开关302和从MCU303。具体的，

由于主MCU301和从MCU303的固件升级逻辑相同，则主MCU301和从MCU303判断其应处于某种状态时，均需要判断固件升级软件标识数值是否为第二数值。具体的，当固件升级软件标识数值为第二数值时，对应的MCU处于非固件升级状态。当固件升级软件标识数值为第一数值时，对应的MCU处于固件升级状态。其中，第一数值为0，第二数值为1。本申请中，固件升级软件标识数值只能为第一数值或者第二数值。非固件升级状态指的是MCU退出固件升级程序，进入正常程序。

主MCU301，第一端与上位机通过协议通信总线连接，用于接收上位机发送的控制总线开关302导通或者关断的控制指令，第二端与总线开关302的控制端连接，用于根据控制指令控制总线开关302导通或者关断。具体的，主MCU301包括主MCU的固件升级总线引脚，光模块的金手指与上位机通过协议通信总线连接，主MCU的固件升级总线引脚与金手指通过主MCU的固件升级总线连接。主MCU301的另一端与总线开关302的控制端连接。主MCU301不仅接收上位机发送的控制总线开关302导通或者关断的控制指令，并根据控制指令控制总线开关302导通或者关断。

主MCU301还接收上位机发送的第一升级指令、第二升级指令和第一固件升级数据。其中，第一升级指令用于指示主MCU处于固件升级状态，第二升级指令用于指示主MCU处于非固件升级状态，第一固件升级数据用于主MCU固件升级。第一升级指令指的是主MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，第二升级指令指的是主MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令。

主MCU301，第三端与从MCU的第二端连接，还用于接收、并向从MCU303转发上位机发送的第三升级指令和第四升级指令。具体的，主MCU301的第三端与从MCU303的第二端通过从MCU通信总线连接。主MCU301通过从MCU通信总线将第三升级指令和第四升级指令转发给从MCU303。其中，第三升级指令用于指示从MCU处于固件升级状态，第四升级指令用于指示从MCU处于非固件升级状态。第三升级指令指的是从MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，第四升级指令指的是从MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令。主MCU301接收到第三升级指令和第四升级指令后，识别出其为从MCU的升级指令，将其转发给从MCU303。

控制总线开关302导通或者关断的控制指令包括第一控制指令和第二控制指令，第一控制指令指的是控制总线开关302导通的控制指令，第二控制指令指的是控制总线开关302关断的控制指令。

当需要主MCU301固件升级时，首先，主MCU301接收上位机发送的第二控制指令，并根据第二控制指令控制总线开关302关断；其次，主MCU301接收上位机发送的第一升级指令，并根据第一升级指令使其处于固件升级状态。最后，主MCU301接收上位机发送的第一固件升级数据，并根据第一固件升级数据完成固件升级。当不需要主MCU301固件升级，需要从MCU303固件升级时，主MCU301需要先退出固件升级状态，处于非固件升级状态，才能继续接收上位机发送的第一控制指令，并根据第一控制指令控制总线开关302导通。而主MCU301退出固件升级状态的具体过程如下：主MCU301接收上位机发送的第二升级指令，并根据第二升级指令使其处于非固件升级状态。

由于第一升级指令指的是主MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，第二升级指令指的是主MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令，则主MCU301固件升级的具体过程如下：主MCU301接收上位机发送的第二控制指令，并根据第二控制指令控制总线开关302关断；其次，主MCU301接收上位机发送的主MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，并根据该指令使其处于固件升级状态。最后，主MCU301接收上位机发送的第一固件升级数据，并根据第一固件升级数据完成固件升级。当不需要主MCU301固件升级，需要从MCU303固件升级时，主MCU301需要先退出固件升级状态，处于非固件升级状态，才能继续接收上位机发送的第一控制指令，并根据第一控制指令控制总线开关302导通。而主MCU301退出固件升级状态的具体过程如下：主MCU301接收上位机发送的MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令，并根据该升级指令使其处于非固件升级状态。

总线开关302，一端与上位机通过协议通信总线连接。具体的，由于总线开关302的两端分别连接于从MCU的固件升级总线上，则光模块的金手指与上位机通过协议通信总线连接，总线开关302的一端与金手指通过从MCU的固件升级总线连接，总线开关302的另一端与从MCU303也通过从MCU的固件升级总线连接。当总线开关302导通时，从MCU303与上位机通过协议通信总线连接，即从MCU303可直接接收上位机发送的第二固件升级数据；当总线开关302关断时，从MCU303与上位机通过协议通信总线断开，即从MCU303无法直接接收上位机发送的第二固件升级数据。

从MCU303，第一端与总线开关302的另一端连接，用于根据总线开关302导通或者关断，实现与上位机通过协议通信总线连接或者断开。具体的，从MCU303通过总线开关302导通或者关断实现其与上位机通过协议通信总线连接或者断开。

从MCU303，还用于接收主MCU301转发的第三升级指令和第四升级指令。具体的，主MCU301通过从MCU通信总线将第三升级指令和第四升级指令转发给从MCU303，从MCU303通过从MCU通信总线接收第三升级指令和第四升级指令。

当需要从MCU303固件升级时，首先，主MCU301接收上位机发送的第一控制指令，并根据第一控制指令控制总线开关302导通。其次，主MCU301接收、并向从MCU303转发上位机发送的第三升级指令。然后，从MCU303接收第三升级指令，并根据第三升级指令使其处于固件升级状态。最后，从MCU303接收上位机发送的第二固件升级数据，并根据第二固件升级数据完成固件升级。当不需要从MCU303固件升级，需要主MCU301固件升级时，从MCU303退出固件升级状态，处于非固件升级状态，主MCU301才能继续接收上位机发送的第二控制指令，并根据第二控制指令控制总线开关302关断。而从MCU303退出固件升级状态的具体过程如下：首先，主MCU301接收并向从MCU303转发上位机发送的第四升级指令。然后，从MCU303接收第四升级指令，并根据第四升级指令使其处于非固件升级状态。

由于第三升级指令指的是从MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，第四升级指令指的是从MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令，则从MCU303固件升级的具体过程如下：主MCU301接收上位机发送的第一控制指令，并根据第一控制指令控制总线开关302导通；其次，主MCU301接收并向从MCU转发上位机发送的从MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令；然后，从MCU303接收从MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，并根据该指令使其处于固件升级状态。最后，从MCU303接收上位机发送的第二固件升级数据，并根据第二固件升级数据完成固件升级。当不需要从MCU303固件升级，需要主MCU301固件升级时，从MCU303需要先退出固件升级状态，处于非固件升级状态，主MCU301才能继续接收上位机发送的第二控制指令，并根据第二控制指令控制总线开关302关断。而从MCU303退出固件升级状态的具体过程如下：首先，主MCU301接收并向从MCU303转发上位机发送的从MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令。然后，从MCU303接收从MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令，并根据该升级指令使其处于非固件升级状态。

本申请提供了一种光模块，包括电路板、与电路板电连接的光发射次模块和与电路板电连接的光接收次模块。光发射次模块发射光信号。光接收次模块接收光信号。电路板上设置有主MCU、总线开关和从MCU。主MCU，第一端与上位机通过协议通信总线连接，用于接收上位机发送的控制总线开关导通或者关断的控制指令，第二端与总线开关的控制端连接，用于根据控制指令控制总线开关导通或者关断。总线开关，第一端与上位机通过协议通信总线连接，第二端与从MCU连接。从MCU，用于根据总线开关导通或者关断，实现与上位机通过协议通信总线连接或者断开。从MCU与上位机通过协议通信总线连接，指的是从MCU可直接接收上位机发送的对应的固件升级数据，完成固件升级。当需要从MCU固件升级时，主MCU接收上位机发送的控制从MCU进行升级的控制指令。主MCU根据控制指令控制总线开关导通，使从MCU直接与上位机通过协议通信总线连接。从MCU可以直接接收上位机发送的对应的固件升级数据，完成固件升级。本申请中，通过主MCU控制总线开关导通或者关断，实现从MCU可以直接与上位机通过协议通信总线连接，使从MCU直接接收上位机发送的对应的固件升级数据，完成固件升级，不需要主MCU中实现对从MCU固件数据中转升级的程序，使主MCU设计简单，提高整体固件升级速度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，

光发射次模块，与所述电路板电连接，用于发射光信号；

光接收次模块，与所述电路板电连接，用于接收光信号；

所述电路板上设置有主MCU、总线开关和从MCU；

所述主MCU，第一端与上位机通过协议通信总线连接，用于接收上位机发送的控制所述总线开关导通或者关断的控制指令，第二端与所述总线开关的控制端连接，用于根据所述控制指令控制所述总线开关导通或者关断；

所述总线开关，第一端与上位机通过所述协议通信总线连接；

所述从MCU，第一端与所述总线开关的第二端连接，用于根据所述总线开关导通或者关断，实现与上位机通过协议通信总线连接或者断开。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述主MCU还用于接收所述上位机发送的第一升级指令、第二升级指令和第一固件升级数据，其中，所述第一升级指令用于指示所述主MCU处于固件升级状态，所述第二升级指令用于指示所述主MCU处于非固件升级状态，所述第一固件升级数据用于所述主MCU固件升级。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述主MCU还用于接收、并向所述从MCU转发上位机发送的第三升级指令和第四升级指令，其中，所述第三升级指令用于指示从MCU处于固件升级状态，所述第四升级指令用于指示从MCU处于非固件升级状态。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述从MCU还用于接收所述上位机发送的第二固件升级数据，其中，所述第二固件升级数据用于所述从MCU固件升级。

5.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第一升级指令指的是主MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，所述第二升级指令指的是主MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令，所述第三升级指令指的是从MCU的固件升级软件标识数值为第一数值的指令，所述第四升级指令指的是从MCU的固件升级软件标识数值为第二数值的指令。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括金手指；

所述金手指，设置于所述电路板的一侧末端，设置有协议通信总线引脚；

所述协议通信总线引脚，与上位机通过协议通信总线连接。