CN116094590B - 一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，通过单独搭建一个Tx_fault检测电路，与光模块现有资源相配合来完成Tx_Fault检测、上报及清除，摆脱对于驱动芯片Tx_Fault检测功能的依赖性，同时需要更快的反应时间，以满足标准以及客户需求。摆脱了对于驱动芯片Tx_Fault检测功能的依赖性，同时摒弃过去用软件监控Tx_Fault状态时需要时间过长、无法满足标准及客户需求的弊端。通过监控MPD的电压状态，用比较器来判断光模块发射部分是否异常，同时配合MCU内部资源，通过硬件手段极大的缩短了Tx_Fault的检测、上报及清除所用时间。并提供多种资源替代方案，避免了单片机和驱动芯片资源不足或没有被充分利用的问题，拥有极大灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及光模块技术领域，更具体地说是一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法。
背景技术
1.按照标准要求，当光模块内部发射部分出现故障时，光模块需要在规定时间内迅速检测到故障并上报给主机，上报主机需要硬件方面和软件方面共同上报。其中硬件方面需要光模块内部Tx_Fault(发射关断)电信号通过金手指上报主机；软件方面需要通过I2C变更光模块寄存器中的Tx_Fault状态位来上报。当故障消失后需要对Tx_Fault状态及时清除，避免影响通信业务。
2.目前大部分做法是通过激光器驱动芯片内部自带的Tx_Fault检测功能来实现，这种方法在过去经常使用，但是随着光模块速率的提高，激光器驱动芯片内部复杂度提升，目前越来越多的芯片内部不再加入Tx_Fault检测功能。在这种情况下，很多人采用软件监测光模块内部状态，出现故障时再通过MCU进行硬件及软件Tx_Fault的上报，之后对于Tx_Fault的清除，有些通过软件手段来清除，有些只能通过模块重新上电来清除。这种Tx_Fault检测、上报及清除的方式时间很长，无法满足标准规定以及客户需求。
发明内容
目前同类的产品对于Tx_Fault检测、上报及清除的实现，主要依赖于激光器驱动芯片本身带有的Tx_Fault检测功能；或者通过软件监控光模块内部状态，出现故障时再通过MCU进行硬件及软件Tx_Fault的上报及处理。两种方式中前者对激光器驱动芯片要求有限制，一旦驱动芯片没有Tx_Fault检测功能，就只能采用后者的方式进行检测，但是后者主要靠软件处理，导致无法迅速上报及处理，无法满足标准及客户需求。
本专利目的是通过单独搭建一个Tx_fault检测电路，与光模块现有资源相配合来完成Tx_Fault检测、上报及清除，摆脱对于驱动芯片Tx_Fault检测功能的依赖性，同时需要更快的反应时间，以满足标准以及客户需求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，其中：
A、检测方法为：将有Tx_Fault检测功能的激光器驱动芯片LD_Driver的Fault接到MCU的Driver_Fault；光模块发射部分故障时，激光器光功率会变小甚至无光，此时MPD的背光电流会瞬间减小，经过采样电阻的电压也会减小，当电压小于VREF时，比较器U1的输出电平为高电平，此高电平信号MCU_Fault即为检测到的光模块内部发射机的故障信号；
B、上报方法为：
在MCU内部，Driver_Fault和MCU_Fault接到逻辑门logic_3的输入，逻辑门logic_3的输出接到逻辑门logic_1的输入A1以及逻辑门logic_2的输入A2，硬件Tx_disable(发射关断)信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis接到逻辑门logic_0的输入，主机信号host_signal接到逻辑门logic_1的输入B1，该主机信号可用于Tx_Fault的清除、锁存，比较器输出的高电平信号Fault接到逻辑门logic_1的输入A1以及逻辑门logic_2的输入A2，逻辑门logic_1的输出则接到MCU外部，与光模块金手指的Tx_Fault连接，同时逻辑门logic_0的输出Disable接到逻辑门logic_2的输入B2，逻辑门logic_2的输出接到MCU外部，与激光器驱动芯片的Driver_Dis信号相连接，用来关闭或者打开激光器；
当主机并没有给光模块Tx_disable命令时，硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis都为低，逻辑门logic_0的输出Disable也为低，此时当检测到激光器故障时，比较器U1的输出MCU_Fault或者LD_Driver的Driver_Fault变成高电平，逻辑门logic_3的输出Fault也会变为高，此时MCU中的Tx_Fault也会立刻变为高电平，上报给主机，同时使逻辑门logic_2的输出Driver_Dis信号变为高电平，关闭激光器以保护电路，同时，MCU检测到Tx_Fault变成高电平的时候，会立刻更改软件寄存器中关于Tx_Fault的状态为高，此为Tx_Fault的上报；
C、清除方法为：
当Tx_Fault信号出现的时候，可以通过主机信号host_signal来清除Tx_Fault。
进一步的，检测方法中，可以用LD_Driver的Tx_Fault检测功能或外部搭建的Tx_Fault检测电路，或两种检测功能同时采用。
进一步的，上报方法中，所述主机信号可以是客户要求的特定信号，也可以是设计者自定义。
进一步的，清除具体方法如下：当检测到Tx_Fault信号的时候，主机可以通过发送特定的信号host_signal，当逻辑门logic_1检测到MCU_Fault以及host_signal信号为高时，逻辑门logic_1的输出Tx_Fault会立刻变为低电平，同时，MCU检测到Tx_Fault变成低电平的时候，会立刻更改软件寄存器中关于Tx_Fault的状态为低，此即Tx_Fault信号的清除。之后当故障解决，MCU_Fault变为低，主机向光模块发送打开激光器命令即硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis再次为低时，逻辑门logic_0的输出Disable为低，由于逻辑门logic_2的两个输入即逻辑门logic_0的输出Disable以及经逻辑门logic_3的输出的Fault都为低，因此逻辑门logic_2的输出为低，激光器重新打开，如果激光器打开之后，发射部分仍有故障，即比较器U1的输出MCU_Fault或者LD_Driver的Driver_Fault还是变为高电平，则重复上述Tx_Fault上报及清除过程。
进一步的，当MCU的VDAC资源不足，无法提供VREF时，可以采用电阻分压方式提供VREF；此外，目前大部分MCU都集成有比较器，所以比较器部分电路，可以通过使用MCU自带的比较器，以此来节约布板空间，降低成本。
本发明的技术效果和优点：
1.摆脱了对于驱动芯片Tx_Fault检测功能的依赖性，同时摒弃过去用软件监控Tx_Fault状态时需要时间过长、无法满足标准及客户需求的弊端。
2.通过监控MPD的电压状态，用比较器来判断光模块发射部分是否异常，同时配合MCU内部资源，通过硬件手段极大的缩短了Tx_Fault的检测、上报及清除所用时间。
3.本发明充分利用了光模块内部现有资源，提供了一种外部Tx_Fault检测电路与激光器驱动芯片的Tx_Fault检测功能兼容的方法，并提供多种资源替代方案，避免了单片机和驱动芯片资源不足或没有被充分利用的问题，拥有极大灵活性。
4.本发明提供了一种检测到Tx_Fault之后快速清除的方法，可供用户及设计者自定义，使用方便，十分灵活。
附图说明
图1为系统示意图；
图2为MCU示意图。
具体实施方式
下面将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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示
Tx_Fault检测原理：激光器组件内部的背光二极管MPD，MPD-级接VCC，MPD+级接采样电阻R1到GND，同时MPD+连接到比较器U1的IN-，由单片机MCU的VDAC产生的电压VREF(参考电平)接比较器U1的IN+，比较器U1的输出OUT接到MCU的MCU_Fault，如果激光器驱动芯片LD_Driver有Tx_Fault检测功能，那么将其Fault接到MCU的Driver_Fault。光模块发射部分故障时，激光器光功率会变小甚至无光，此时MPD的背光电流会瞬间减小，经过采样电阻的电压也会减小，当电压小于VREF时，比较器U1的输出电平为高电平，此高电平信号MCU_Fault即为检测到的光模块内部发射机的故障信号。可以自由选择是用LD_Driver的Tx_Fault检测功能还是用外部搭建的Tx_Fault检测电路，甚至可以两种检测功能同时采用。
如图2所示
Tx_Fault上报及清除原理：在MCU内部，Driver_Fault和MCU_Fault接到逻辑门logic_3的输入，逻辑门logic_3的输出接到逻辑门logic_1的输入A1以及逻辑门logic_2的输入A2，硬件Tx_disable(发射关断)信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis接到逻辑门logic_0的输入，主机信号host_signal接到逻辑门logic_1的输入B1，该主机信号可以是客户要求的特定信号，也可以是设计者自定义，可用于Tx_Fault的清除、锁存等，比较器输出的高电平信号Fault接到逻辑门logic_1的输入A1以及逻辑门logic_2的输入A2，逻辑门logic_1的输出则接到MCU外部，与光模块金手指的Tx_Fault连接，同时逻辑门logic_0的输出Disable接到逻辑门logic_2的输入B2，逻辑门logic_2的输出接到MCU外部，与激光器驱动芯片的Driver_Dis信号相连接，用来关闭或者打开激光器。
当主机并没有给光模块Tx_disable命令时，硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis都为低，逻辑门logic_0的输出Disable也为低，此时当检测到激光器故障时，图1中的比较器U1的输出MCU_Fault或者LD_Driver的Driver_Fault变成高电平，逻辑门logic_3的输出Fault也会变为高，此时图2中的Tx_Fault也会立刻变为高电平，上报给主机，同时使逻辑门logic_2的输出Driver_Dis信号变为高电平，关闭激光器以保护电路，同时，MCU检测到Tx_Fault变成高电平的时候，会立刻更改软件寄存器中关于Tx_Fault的状态为高，此为Tx_Fault的上报。
当Tx_Fault信号出现的时候，可以通过主机信号host_signal来清除Tx_Fault，具体操作方式如下：当检测到Tx_Fault信号的时候，主机可以通过发送特定的信号host_signal，当逻辑门logic_1检测到MCU_Fault以及host_signal信号为高时，逻辑门logic_1的输出Tx_Fault会立刻变为低电平，同时，MCU检测到Tx_Fault变成低电平的时候，会立刻更改软件寄存器中关于Tx_Fault的状态为低，此即Tx_Fault信号的清除。之后当故障解决，MCU_Fault变为低，主机向光模块发送打开激光器命令即硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis再次为低时，逻辑门logic_0的输出Disable为低，由于逻辑门logic_2的两个输入即逻辑门logic_0的输出Disable以及经逻辑门logic_3的输出的Fault都为低，因此逻辑门logic_2的输出为低，激光器重新打开，如果激光器打开之后，发射部分仍有故障，即比较器U1的输出MCU_Fault或者LD_Driver的Driver_Fault还是变为高电平，则重复上述Tx_Fault上报及清除过程。
当MCU的VDAC资源不足，无法提供VREF时，可以采用电阻分压方式提供VREF。此外，目前大部分MCU都集成有比较器，所以图1中的比较器部分电路，可以通过使用MCU自带的比较器，以此来节约布板空间，降低成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，其中：
A、检测方法为：将有Tx_Fault检测功能的激光器驱动芯片LD_Driver的Fault接到MCU的Driver_Fault；光模块发射部分故障时，激光器光功率会变小甚至无光，此时MPD的背光电流会瞬间减小，经过采样电阻的电压也会减小，当电压小于VREF时，比较器U1的输出电平为高电平，此高电平信号MCU_Fault即为检测到的光模块内部发射机的故障信号；
B、上报方法为：
在MCU内部，Driver_Fault和MCU_Fault接到逻辑门logic_3的输入，逻辑门logic_3的输出接到逻辑门logic_1的输入A1以及逻辑门logic_2的输入A2，硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis接到逻辑门logic_0的输入，主机信号host_signal接到逻辑门logic_1的输入B1，该主机信号可用于Tx_Fault的清除、锁存，比较器输出的高电平信号Fault接到逻辑门logic_1的输入A1以及逻辑门logic_2的输入A2，逻辑门logic_1的输出则接到MCU外部，与光模块金手指的Tx_Fault连接，同时逻辑门logic_0的输出Disable接到逻辑门logic_2的输入B2，逻辑门logic_2的输出接到MCU外部，与激光器驱动芯片的Driver_Dis信号相连接，用来关闭或者打开激光器；
当主机并没有给光模块Tx_disable命令时，硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis都为低，逻辑门logic_0的输出Disable也为低，此时当检测到激光器故障时，比较器U1的输出MCU_Fault或者LD_Driver的Driver_Fault变成高电平，逻辑门logic_3的输出Fault也会变为高，此时MCU中的Tx_Fault也会立刻变为高电平，上报给主机，同时使逻辑门logic_2的输出Driver_Dis信号变为高电平，关闭激光器以保护电路，同时，MCU检测到Tx_Fault变成高电平的时候，会立刻更改软件寄存器中关于Tx_Fault的状态为高，此为Tx_Fault的上报；
C、清除方法为：
当Tx_Fault信号出现的时候，可以通过主机信号host_signal来清除Tx_Fault。
2.根据权利要求1所述的一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，其特征在于：检测方法中，可以用LD_Driver的Tx_Fault检测功能或外部搭建的Tx_Fault检测电路，或两种检测功能同时采用。
3.根据权利要求1所述的一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，其特征在于：上报方法中，所述主机信号可以是客户要求的特定信号，也可以是设计者自定义。
4.根据权利要求1所述的一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，其特征在于：清除具体方法如下：当检测到Tx_Fault信号的时候，主机可以通过发送特定的信号host_signal，当逻辑门logic_1检测到MCU_Fault以及host_signal信号为高时，逻辑门logic_1的输出Tx_Fault会立刻变为低电平，同时，MCU检测到Tx_Fault变成低电平的时候，会立刻更改软件寄存器中关于Tx_Fault的状态为低，此即Tx_Fault信号的清除；之后当故障解决，MCU_Fault变为低，主机向光模块发送打开激光器命令即硬件Tx_disable信号H_dis以及软件Tx_disable信号S_dis再次为低时，逻辑门logic_0的输出Disable为低，由于逻辑门logic_2的两个输入即逻辑门logic_0的输出Disable以及经逻辑门logic_3的输出的Fault都为低，因此逻辑门logic_2的输出为低，激光器重新打开，如果激光器打开之后，发射部分仍有故障，即比较器U1的输出MCU_Fault或者LD_Driver的Driver_Fault还是变为高电平，则重复上述Tx_Fault上报及清除过程。
5.根据权利要求1所述的一种光模块Tx_Fault快速检测、上报及清除的方法，其特征在于：当MCU的VDAC资源不足，无法提供VREF时，可以采用电阻分压方式提供VREF；此外，目前大部分MCU都集成有比较器，所以比较器部分电路，可以通过使用MCU自带的比较器，以此来节约布板空间，降低成本。
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