CN203708258U - 一种支持在线升级的光模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种支持在线升级的光模块，包括光发射器件、光接收器件、升压电路、主控制器和从控制器，光发射器件又包括半导体制冷器和激光器，光接收器件又包括一光探测器，通过采用从控制器在主控制器升级过程中，锁存住各控制信号并备份主控制器的各类信息，在主控制器完成升级并重启后，恢复主控制器信息，且能够恢复对半导体制冷器、激光器和升压电路的控制。本实用新型采用一个低成本的从控制器取代多个专用芯片，并配合主控制器完成主控制器的在线升级功能和其他控制功能，从而有效降低了光模块的成本，且使光模块工作性能更加稳定。
Description
技术领域
本实用新型属于光通信技术领域，涉及一种光模块，具体地说，是涉及一种支持在线升级的光模块。
背景技术
目前市场上的光模块，大部分都不具备在线升级功能。如果发现由于模块软件代码上可能有漏洞（Bug）或者需要扩展功能而升级的话，模块内控制器在升级重启后，所有控制信号复位，会导致模块内光发射器件和接收器件关闭后重新打开，从而造成客户割接的光业务中断。越来越多的数据中心，通信机房，客户都倾向于在不间断业务的情况下进行升级。最近出来的CFP等模块标准，更是明确要求具备在线升级功能。
不同的模块厂家，为了实现在线升级功能，采用电可擦除只读存储器（EEROM）和锁存芯片将升级前控制器内的各种状态信息存储到EEROM中，并用锁存芯片将控制器的输出信号锁存起来，在控制器完成升级后将保存的控制器的状态恢复出来并发送回控制器，同时将控制器的输出信号解锁存，从而实现在不间断业务的情况下完成模块的升级。但是，锁存芯片价格较贵且体积较大，另外，现有光模块需要使用激光器自动功率控制芯片、TEC控制芯片等专用芯片来实现对光模块光功率和半导体制冷器的控制，此类芯片成本较高，从而使整个光模块成本偏高。此外，控制器直接输出控制信号至各芯片和器件，只要其中一个电路出现问题，就会直接影响控制器的工作，使控制器与设备板不能正常通信，进而导致整个光模块停止运行，影响了光模块工作的稳定性。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于设计一种低成本、稳定性高且能够实现在线升级的光模块，以解决现有光模块虽然能够实现在线升级，但成本较高且稳定性差的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种支持在线升级的光模块，设置有光发射器件、光接收器件、主控制器和从控制器；所述从控制器输出控制信号至所述光发射器件和所述光接收器件；所述主控制器用于与设备板通信，在接收到设备板发出的升级指令后，发送状态信息至从控制器；所述从控制器暂存所述状态信息，锁存并维持输出至光发射器件和光接收器件的控制信号不变，所述主控制器还用于在升级完毕后接收从控制器中保存的所述状态信息，并控制从控制器解锁存。
进一步的，在所述光发射器件中设置有半导体制冷器，所述从控制器输出控制信号至所述的半导体制冷器，对半导体制冷器进行控制。
进一步的，在所述光发射器件中还设置有发光二极管和背光检测二极管，所述从控制器接收背光检测二极管输出的背光电流，并根据所述背光电流对输入至发光二极管的电流进行调节。
进一步的，在所述光模块中还设置有升压电路，通过所述从控制器输出的控制信号经由升压电路输出至所述的光接收器件。
进一步的，在所述光接收器件中设置有光探测器，通过所述从控制器输出的控制信号经由升压电路输出至所述的光探测器。
优选的，所述光探测器为雪崩光电二极管。
优选的，所述主控制器通过串行总线或者I2C总线与从控制器连接通信。
优选的，所述主控制器与设备板之间通过I2C总线连接通信。
优选的，所述主控制器和从控制器均为单片机。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型在现有光模块只有一个主控制器基础上，再加入一个低成本的从控制器，在系统对主控制器进行在线升级前，采用从控制器对主控制器当前的RAM中的状态信息备份，锁存并维持住各路控制信号，在主控制器升级完成并重启后，直接从从控制器中读回备份的状态信息，并将各路控制信号还原到升级前状态，从而实现光模块的在线升级。本实用新型采用从控制器取代了价格昂贵的激光器自动功率控制芯片、TEC控制芯片等专用芯片，有效降低了制作成本；同时从控制器输出控制信号至光发射器件和光接收器件，在其中的一个电路发生问题时，不会破坏主控制器内的主程序，主控制器与设备板的通信不会中断，因而使光模块的工作性能更加稳定。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1为传统光模块的结构示意图；
图2为本实用新型提出的支持在线升级的光模块的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。
如图1所示，传统的光模块内置单个主控制器，还包括光发射器件、光接收器件、激光器自动功率控制芯片、半导体制冷器控制芯片和升压电路。
光发射器件又包括激光器和半导体制冷器，激光器又包括一发光二极管和一背光检测二极管，主控制器输出信号至激光器自动功率控制芯片，通过激光器自动功率控制芯片输出偏置电流至发光二极管；发光二极管发光后，背光检测二极管输出背光电流至激光器自动功率控制芯片，构成反馈系统，从而实现发射光功率的自动控制。
半导体制冷器是用两种不同半导体材料（P型和N型）组成P-N结，当P-N结中有直流电通过时，由于两种材料中的电子和空穴在跨越P-N结移动过程中的热效应（即帕尔贴效应），就会使P-N结表现出制冷或制热的效果，改变电流方向即可实现半导体制冷器的制冷或制热，调节电流大小即可控制输出量。
主控制器输出一设定的工作温度至半导体制冷器控制芯片，半导体制冷器控制芯片根据主控制器输出的温度值控制输出至半导体制冷器的电流大小，通过控制半导体制冷器的工作电流的大小来控制半导体制冷器的功率，从而控制半导体制冷器对激光器的制冷效果，保证激光器工作在稳定状态。
光接收器件又包括光探测器，光探测器的输入端与升压电路的输出端相连。主控制器输出控制信号至升压电路，使其产生一个直流高电压，将所述直流高电压作用于光探测器，使其具备较大的反向偏压，以将接收到的光信号转换为电信号。
由图1可见，传统的光模块内置单个主控制器，不具备锁存功能，因而不能完成在线升级。且传统光模块需要依赖专用控制芯片来实现控制功能，成本较高。
本实用新型针对现有的光模块大都不具备在线升级功能，从而导致模块内的光发射器件和接收器件关闭后重新打开，客户割接的光业务会中断的问题，采用双核控制器，设计了一种支持在线升级的光模块。
如图2所示，本实施例提出的支持在线升级的光模块主要由光发射器件、光接收器件、升压电路、主控制器和从控制器组成，该主控制器与从控制器之间可以双向通信，且该从控制器的三个输出端分别与光发射器件的两个输入端、升压电路的输入端相连。
所述光发射器件包括半导体制冷器和激光器，所述从控制器自身设置有脉宽调制（PWM）外设，输出电流至半导体制冷器，利用脉宽调制技术控制开关电路导通时间，改变通过半导体制冷器的平均电流，从而改变半导体制冷器的功率，实现温度控制。
所述激光器包括一发光二极管和一背光检测二极管，从控制器输出偏置电流至发光二极管，发光二极管发光后，背光检测二极管输出背光电流至从控制器，从控制器根据接收到的背光电流的大小计算光功率，根据光功率对偏置电流进行调节，从而实现激光器发出的光功率恒定输出。
本实施例中由于从控制器可以替换激光器自动功率控制芯片、半导体制冷器控制芯片，具有这两个芯片的功能，可以对光功率和半导体制冷器进行控制，因此可以省略掉这两个芯片，从而降低了成本，也有利于布板设计。
所述光接收器件包括一光探测器，该光探测器的输入端与升压电路的输出端相连。从控制器接收来自主控制器的指令，通过外设端口输出控制信号至升压电路以驱动升压电路升压，升压电路产生高电压给光接收器件中的光探测器，使其具备较大的反向偏压，以将接收到的光信号转换为电信号。
其中，所述光探测器可以选用雪崩光电二极管，以具有更大的响应度。
所述主、从控制器之间的通信方式为串口通信或I2C通信，但并不限于上述通信方式。
所述主控制器与设备板进行通信，并完成整个模块的状态监控、控制。
所述主控制器与设备板之间通过I2C进行通信，但并不限于该通信方式。
当设备板需要对主控制器升级的时候，主控制器先发指令给从控制器，将主控制器内的状态信息发给从控制器暂存，从控制器会锁存并维持住各路控制信号不变。当主控制器升级完毕，重新启动后，从从控制器内读回升级前状态信息和控制信息，并给从控制器锁存住的控制信号解锁存，以将主控制器、光发射器件以及光接收器件恢复到升级前的状态，从而实现光模块的在线升级。
由于在升级过程中，光发射器件和光接收器件的控制信号完全不变，它们上面的业务也不会受到影响。
从控制器因为只做外部驱动用，它内部的代码为通用代码，不实现任何协议等，故一旦固定，不用再升级或者更改。因而所解决的技术问题通过光模块内部的硬件电路搭建就能够实现，而不依赖于软件。
其中，所述的主控制器和从控制器可以选用单片机等微处理芯片MCU，以简化电路的整体设计。
本实施例中从控制器还具有I2C、SPI、COM等外设，这些外设可以用于通信也可以用于控制。
本实施例提供的一种支持在线升级的光模块，采用从控制器取代了激光器自动功率控制芯片、TEC控制芯片等价格昂贵的专用芯片，有效降低了制作成本；同时从控制器输出控制信号至光发射器件和光接收器件，在其中的一个电路发生问题时，不会破坏主控制器内的主程序，主控制器与设备板的通信不会中断，因而使光模块的工作性能更加稳定。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种支持在线升级的光模块，设置有光发射器件、光接收器件、主控制器，其特征在于，还设置有从控制器；所述从控制器输出控制信号至所述光发射器件和所述光接收器件；所述主控制器用于与设备板通信，在接收到设备板发出的升级指令后，发送状态信息至从控制器；所述从控制器暂存所述状态信息，锁存并维持输出至光发射器件和光接收器件的控制信号不变，所述主控制器还用于在升级完毕后接收从控制器中保存的所述状态信息，并控制从控制器解锁存。
2.根据权利要求1所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，在所述光发射器件中设置有半导体制冷器，所述从控制器输出控制信号至所述的半导体制冷器。
3. 根据权利要求2中所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，在所述光发射器件中还设置有发光二极管和背光检测二极管，所述从控制器接收背光检测二极管输出的背光电流，并根据所述背光电流对输入至发光二极管的电流进行调节。
4. 根据权利要求1所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，在所述光模块中还设置有升压电路，通过所述从控制器输出的控制信号经由升压电路输出至所述的光接收器件。
5. 根据权利要求4所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，在所述光接收器件中设置有光探测器，通过所述从控制器输出的控制信号经由升压电路输出至所述的光探测器。
6. 根据权利要求5所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，所述光探测器为雪崩光电二极管。
7. 根据权利要求1所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，所述主控制器通过串行总线或者I2C总线与从控制器连接通信。
8. 根据权利要求1所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，所述主控制器与设备板之间通过I2C总线连接通信。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的支持在线升级的光模块，其特征在于，所述主控制器和从控制器均为单片机。
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