CN207731260U - 光模块固件程序通用下载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光模块固件程序通用下载装置，利用本实用新型可以对不同微控制器单元MCU组成的光模块进行固件程序的下载，并对光模块的温度进行校准。本实用新型通过下述技术方案予以实现：微控制器单元MCU芯片U1通过C2总线、地址控制总线1连接双路4：1复用器芯片U3，并通过两线式串行总线I2C BUS、地址控制总线2连接双路4：1复用器芯片U4，且上述双路4：1复用器芯片对应相连供不同类型光模块进行固件程序下载时接入的电气接口插座；固件程序下载时，微控制器单元MCU芯片U1根据选择光模块的类型，将上述双路4：1复用器芯片的导通路径切换到对应光模块的电气接口插座上，通过C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载。
Description
技术领域
本实用新型是关于光通信领域，对不同种类的光模块的固件程序下载的装置。
背景技术
在光模块技术领域中，带数字诊断检测功能的光模块中越来越多的采用微控制器单元MCU芯片与EML激光驱动器相组合的方式来实现。主要是对带数字诊断检测功能的光模块的温度、供电电压、偏置电流、接收光功率、发送功率等5个参量进行实时监测，通过分析数字化测量结果来判定光模块的通信工作状况。并且通过对微控制器单元MCU芯片编程，可对EML激光驱动器中的寄存器配置，建立相应的通信链路。
光模块是光纤通信中重要的器件之一，光模块类型很多，从封装上来说有SFP、SFF、GBIC、XFP、QSFP+的光模块，从速率上来说，SFP速率可达4Gbps，XFP 速率可达10Gbps，QSFP+速率可高达40Gbps。不同的网络中所需要的光收模块的种类也不相同，为了满足各种系统的需求，光模块的种类将会越来越多，性能也会越来越高。目前光模块中的微控制器单元MCU芯片选型大致分为：ATEML、Silabs、ADI和ST等厂家。微控制器单元MCU芯片固件程序下载方式一般通过JTAG下载和非JTAG下载。
JTAG是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现今多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA、ARM、部分单片机器件等。JTAG调试器是一种专用于微控制器单元MCU芯片固件程序调试、下载的工具，通过PC软件控制调试器对微控制器单元MCU芯片进行固件程序下载。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 相关JTAG引脚的定义为：TCK为测试时钟输入；TDI为测试数据输入，数据通过TDI引脚输入JTAG接口；TDO为测试数据输出，数据通过TDO引脚从JTAG接口输出；TMS为测试模式选择，TMS用来设置JTAG接口处于某种特定的测试模式；TRST为测试复位，输入引脚，低电平有效。TI还定义了一种叫SBW-JTAG的接口，用来在引脚较少的芯片上通过最少的利用引脚实现JTAG接口，它只有两条线，SBWTCK，SBWTDIO。实际使用时一般通过四条线连接，VCC，SBWTCK，SBWTDIO，GND，这样就可以很方便的实现连接，又不会占用大量引脚。
JTAG最初是用来对芯片进行测试的,基本原理是在器件内部定义一个TAP（TestAccess Port测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。现今，JTAG接口还常用于实现在线编程ISP（In-System Programmable），对FLASH等器件进行编程。
JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程后再装到板上，因此而改变，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对DSP芯片内部的所有部件进行编程。然而在光模块中，如果采用JTAG方式进行固件程序下载势必导致连接线过多，并且由于光模块的体积限制，不能给JTAG预留下载用的连接线，所以不能采用JTAG的方式对光模块中的微控制器单元MCU芯片进行固件程序下载。
现有技术非JTAG下载去掉了厂家的调试器，按照厂家给定的固件程序下载时序要求，在外部用微控制器单元MCU芯片，模拟控制相应的时序来对光模块中的微控制器单元MCU芯片进行下载。一般这种方式分为微控制器单元MCU内部固化了I2C Bootloader程序和没有固化I2C Bootloader程序两种。如ATEML公司的微控制器单元MCU芯片DS483O与ADI公司的ADI702X，其微控制器单元MCU内部固化了I2C Bootloader程序，直接可通过两线式串行总线I2C BUS协议对光模块的固件进行下载。而Silabs公司的微控制器单元MCU芯片C8051F3XX中没有固化相应的I2C Bootloader程序，需要通过C2总线协议对光模块的固件进行下载。然而大多数情况下，针对不同类型的光模块，因其光模块内部选用的微控制器单元MCU芯片可能不同、光模块的插接方式不同，则需要做相应的下载装置，并且对于光模块温度校准也需要做相应的装置来实现，生产、切线十分麻烦，灵活性不够高。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种更方便快捷，灵活性高，下载速度快，能够大幅提高工作效率的通用光模块固件程序下载的装置。
本实用新型的上述目的可以通过以下技术方案予以实现：一种光模块固件程序通用下载装置，包括：通过USB接口连接器U9接收PC机发送固件程序的微控制器单元MCU芯片U1，其特征在于：微控制器单元MCU芯片U1通过C2总线、地址控制总线1连接双路4：1复用器芯片U3，并通过两线式串行总线I2C BUS、地址控制总线2连接双路4：1复用器芯片U4，且上述双路4：1复用器芯片U3与双路4：1复用器芯片U4之间对应相连有供不同类型光模块进行固件程序下载时接入的电气接口插座；固件程序下载时，微控制器单元MCU芯片U1根据选择光模块类型，将上述双路4：1复用器芯片的导通路径切换到对应光模块的电气接口插座上，通过C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载。
本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。
更方便快捷，灵活性高。本实用新型针对产线对光不同类型光模块的生产，通过USB接口连接器接收PC机发送固件程序的微控制器单元MCU芯片，相连微控制器单元MCU芯片的双路4：1复用器芯片切换不同类型光模块，双路4：1复用器芯片对应输出端相连供不同类型光模块进行固件程序下载时接入的电气接口插座，提供了更方便快捷的方式。PC机中的固件程序下载软件将固件程序通过串行总线USB传输到装置中的微控制器单元MCU中，并且根据对光模块类型的选择，装置中的微控制器单元MCU切换双路4：1复用器芯片到对应光模块的导通路径上，然后装置中的微控制器单元MCU程序控制实现C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载。下载完成后以装置中的温度传感器DS18B20为基准温度对光模块的温度进行校准在产线生产光模块时，不会因生产的光模块类型不同而来回切换对应的下载装置，利用本实用新型就可以兼容多种光模块的固件程序下载。因此十分方便快捷，灵活性高，并具有较高的通用性，保证了产品质量。
固件程序下载速度快。本实用新型采用USB接口连接器接收PC机发送固件程序的微控制器单元MCU芯片，可以通过USB的批量传输模式，可快速的将固件下载程序传输到装置中的微控制器单元MCU芯片中，微控制器单元MCU芯片根据PC机中的固件程序下载软件选择的光模块类型，切换双路4：1复用器芯片U3或双路4：1复用器芯片U4到对应光模块导通路径的电气接口插座上，通过微控制器单元MCU芯片U1程序控制实现C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载，传输数据量大，可以大大减少了固件下载的时间。
本实用新型对光模块的温度提供了准确的依据。在固件程序下载完成后利用装置中的温度传感器采样的环境温度对光模块温度进行校准，为光模块的温度提供了基准，从而提高了光模块的温度的准确性，并且后续工序不用安排专门工位来对温度进行校准，可以减少了生产工序，大大提高了生产效率。利用本实用新型可以对不同微控制器单元MCU组成的光模块进行固件程序的下载，并对光模块的温度进行校准。简化了生产流程，提高了生产效率。
附图说明
图1为本实用新型光模块固件程序通用下载装置的电路原理示意图。
图2是图1的PC机固件下载软件工作流程图。
图3是图1的工作流程图。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的实施例中，光模块固件程序通用下载的装置，包括：微控制器单元MCU芯片U1，温度传感器DS18B20 U2，双路4：1复用器芯片U3、U4，XFP电气接口插座U5，QSFP+电气接口插座U6，SFP/SFP+电气接口插座U7，2×10 SFF电气接口插座U8，USB接口连接器U9。微控制器单元MCU芯片U1通过C2总线、地址控制总线1连接双路4：1复用器芯片U3，并通过两线式串行总线I2C BUS、地址控制总线2连接双路4：1复用器芯片U4，且上述双路4：1复用器芯片U3与双路4：1复用器芯片U4之间对应相连有供不同类型光模块进行固件程序下载时接入的电气接口插座；固件程序下载时，微控制器单元MCU芯片U1根据选择光模块类型，将上述双路4：1复用器芯片的导通路径切换到对应光模块的电气接口插座上，通过C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载。
电气接口插座包括：连接在双路4：1复用器芯片U3和双路4：1复用器芯片U4输出端上的XFP电气接口插座U5、QSFP+电气接口插座U6、SFP/SFP+电气接口插座U7和2×10 SFF电气接口插座U8。
USB接口连接器U9与PC机的USB接口相连。
微控制器单元MCU芯片U1为带有USB控制器的主控制芯片，用于接收PC机发送过来的固件程序。XFP光模块进行固件程序下载时应将其接入到XFP电气接口插座U5中，对QSFP+40G光模块进行固件下载时应将其接入到QSFP+电气接口插座U6，对SFP/SFP+光模块进行固件程序下载时应将其接入到SFP/SFP+电气接口插座U7，对EPON ONU光模块进行固件下载时应将其接入到2×10 SFF电气接口插座U8。
微控制器单元MCU芯片U1根据PC机中的固件程序下载软件对上述光模块类型的选择，微控制器单元MCU芯片U1切换双路4：1复用器芯片U3、U4到对应光模块的导通路径上的的电气接口插座，然后通过微控制器单元MCU芯片U1程序控制实现C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载。下载完成后，微控制器单元MCU芯片U1通过相连的温度传感器U2为基准温度对光模块的温度进行校准。温度传感器U2可以采用型号为DS18B20的温度传感器。
PC机上的USB控制器作为主机，微控制器单元MCU芯片U1作为USB从机，USB从机接收PC机发送的固件程序。USB传输模式采用批量传输模式。
PC机内置对光模块的类型进行选择的固件程序下载软件，按照光模块的类型将光模块的接口分为：XFP电气金手指接口、QSFP+电气金手指接口、SFP/SFP+电气金手指接口和2×10 SFF电气插针接口，四种类型。XFP光模块采用XFP电气金手指接口连接XFP电气接口插座U5。QSFP+40G光模块采用QSFP+电气金手指接口连接QSFP+电气接口插座U6。SFP/SFP+光模块采用SFP/SFP+电气金手指接口连接SFP/SFP+电气接口插座U7。EPON ONU光模块采用2×10 SFF电气插针接口连接2X10 SFF电气接口插座U8。
对于选定的光模块类型，PC机中的固件程序下载软件通过USB向微控制器单元MCU芯片U1下发切换双路4：1复用器芯片导通路径的指令，装置中的微控制器单元MCU芯片U1收到指令后，判断指令的类型，若为C2总线下载方式的指令，通过地址控制总线1控制双路4：1复用器芯片U3的导通路径，到对应光模块电气接口插座上，然后按照C2总线对相应光模块进行固件程序下载。若为两线式串行总线I2C BUS下载方式的指令，通过地址控制总线2控制双路4：1复用器芯片U4的导通路径，到对应光模块电气接口插座上，然后按照两线式串行总线I2C BUS对相应光模块进行固件程序下载。
当对应光模块的固件程序下载完成后，PC机中的固件程序下载软件通过USB向装置下发I2C BUS读取光模块温度的指令，微控制器单元MCU芯片U1收到指令后，切换双路4：1复用器芯片U4的导通路径到两线式串行总线I2C BUS上，按照I2C BUS通用协议对光模块的温度进行读取，然后再通过One Wire总线协议读取温度传感器DS18B20 U2的温度值，比较两者的温度值并以温度传感器DS18B20 U2的温度值为基准，对光模块中的温度进行校准。
微控制单元(Microcontroller Unit；MCU) ，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer )或者单片机。微控制器单元MCU把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存memory、计数器Timer、USB、模数A/D转换器、通用异步收发传输器UART、可编程控制器PLC、直接内存访问DMA控制器等周边接口，甚至LCD芯片驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。微控制单元MCU可以采用C8051F32X系列的高性能单片机作为主控制器，对USB数据传输、读取温度传感器的值并对光模块温度校验、C2总线、两线式串行总线I2C BUS进行控制，是整个方案的核心。
参阅图2。PC机内置固件下载软件按照相应电气接口上的光模块类型，对光模块类型进行设置，根据光模块的类型切换双路4：1复用器芯片的导通路径，加载通过编译的固件程序文件，对固件程序文件中的内容进行校验，判断固件程序文件的正确性，判断正确，将固件程序文件转换为二进制BIN文件，并擦除光模块中MCU芯片中的FLASH数据，执行固件下载操作，将二进制BIN文件存放在光模块中的MCU单片机芯片的FLASH中。下载完成后读取温度传感器DS18B20的温度数据，将温度传感器DS18B20所读取到的数据作为当前温度的基准，对光模块的温度进行校准。将其作为基准温度对光模块的温度进行校验。
参阅图3。微控制器MCU芯片U1通过USB控制器开始执行数据传输枚举操作，建立与PC机的USB通信，微控制器MCU芯片先判断是否选择的是C2总线下载方式，是，切换双路4：1复用器芯片U3的路径到对应的电气接口插座上，不是，切换双路4：1复用器芯片U4的路径到对应的电气接口插座上。
若微控制器MCU芯片选择双路4：1复用器芯片U3的路径，则通过USB控制器接收光模块固件程序，微控制器MCU芯片通过C2总线，对相应的光模块进行固件程序下载。
若微控制器MCU芯片选择双路4：1复用器芯片U4的路径，则通过USB控制器接收光模块固件程序，微控制器MCU芯片通过串行总线I2C BUS，对相应的光模块进行固件程序下载。
微控制器MCU芯片按照不同类型的光模块实现C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载完成后，微控制器MCU芯片通过One Wire总线读取温度传感器DS18B20的温度数据，将双路4：1复用器芯片U4切换到两线式串行总线I2C BUS路径，通过两线式串行总线I2C协议，对光模块的温度进行校准。通过两线式串行总线I2C对光模块内部温度的Slope和Offset进行设置来到达校准的目的。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变更和改变应视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种光模块固件程序通用下载装置，包括：通过USB接口连接器U9接收PC机发送固件程序的微控制器单元MCU芯片U1，其特征在于：微控制器单元MCU芯片U1通过C2总线、地址控制总线1连接双路4：1复用器芯片U3，并通过两线式串行总线I2C BUS、地址控制总线2连接双路4：1复用器芯片U4，且上述双路4：1复用器芯片U3与双路4：1复用器芯片U4之间对应相连有供不同类型光模块进行固件程序下载时接入的电气接口插座；固件程序下载时，微控制器单元MCU芯片U1根据选择光模块类型，控制USB传输模式采用批量传输模式，将上述双路4：1复用器芯片的导通路径切换到对应光模块的电气接口插座上，通过C2总线或两线式串行总线I2C BUS协议对光模块执行固件程序下载。
2.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：电气接口插座包括：连接在双路4：1复用器芯片U3和双路4：1复用器芯片U4输出端上的XFP电气接口插座U5、QSFP+电气接口插座U6、SFP/SFP+电气接口插座U7和2×10 SFF电气接口插座U8。
3.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：PC机上的USB控制器作为主机，微控制器单元MCU芯片U1作为USB从机，USB从机接收PC机发送的固件程序。
4.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：光模块的接口分为四种类型：XFP电气金手指接口、QSFP+电气金手指接口、SFP/SFP+电气金手指接口、2×10SFF电气插针接口，其中，XFP光模块采用XFP电气金手指接口连接XFP电气接口插座U5，QSFP+40G光模块采用QSFP+电气金手指接口连接QSFP+电气接口插座U6，SFP/SFP+光模块采用SFP/SFP+电气金手指接口连接SFP/SFP+电气接口插座U7，EPON ONU光模块采用2×10 SFF电气插针接口连接2X10 SFF电气接口插座U8。
5.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：对于采用C2总线下载方式的光模块，应通过微控制器单元MCU芯片U1控制地址控制总线1切换双路4：1复用器芯片U3的导通路径到对应光模块电气接口插座上。
6.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：对于采用两线式串行总线I2C BUS下载方式的光模块，应通过微控制器单元MCU芯片U1控制地址控制总线2切换双路4：1复用器芯片U4的导通路径到对应光模块电气接口插座上。
7.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：下载完成后，微控制器单元MCU芯片U1通过相连的温度传感器U2为基准温度对光模块的温度进行校准。
8.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：温度传感器U2采用型号为DS18B20的温度传感器。
9.如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：微控制单元MCU为单片微型计算机或者单片机；微控制器单元MCU把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存memory、计数器Timer、USB、模数A/D转换器、通用异步收发传输器UART、可编程控制器PLC、直接内存访问DMA控制器周边接口，甚至LCD芯片驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
10. 如权利要求1所述的光模块固件程序通用下载装置，其特征在于：微控制单元MCU采用C8051F32X系列的高性能单片机作为主控制器，对USB数据传输、读取温度传感器的值并对光模块温度校验、C2总线、两线式串行总线I2C BUS进行控制。
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