JP2010130316A - Optical transmitter and update method of firmware - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光トランシーバ等に適用される光送信装置及び当該光送信装置のファームウェアの更新方法に関する。 The present invention relates to an optical transmission device applied to an optical transceiver and the like, and a method for updating firmware of the optical transmission device.
光通信のために信号光を送出する光送信装置は、例えば、図4に示すように、半導体発光素子(LD:Laser Diode)101と、LD駆動回路102と、を備え、LD駆動回路102は、LD101から所定の発光パワーが得られるように直流バイアス電流を生成すると共に、ホスト装置Xから受け取る送信信号に基づいて変調電流を生成する。光送信装置100は、LD101に直流バイアス電流に変調電流を重畳した電流を供給することにより、LD101の発光強度を遷移させて、LDの信号光を変調する。
An optical transmission device that transmits signal light for optical communication includes, for example, a semiconductor light emitting element (LD) 101 and an
また、光送信装置100は、デジタル・アナログ変換部(D/A)103を通じてLD駆動回路102にバイアス電流値、変調電流値を与えるデジタル方式のコントローラ104を用いて、LD101のオートパワーコントロール(APC:Auto Power Control)制御を行う。具体的には、光送信装置100では、LD101近傍に配置された半導体受光素子(PD:Photo Diode)105がLD101の発光パワーを検出し、検出したパワーに応じた電流値が光量検知回路106及びアナログ・デジタル変換部(A/D)107によってデジタル変換され、コントローラ104に入力される。そして、コントローラ104が、A/D107から入力されたデジタル値及び予めプログラムされた関数に基づいて、検出発光パワーが一定となるようにバイアス電流を決定し、そのバイアス電流の生成に用いる制御信号をD/A103に入力することで、APC制御が行われる。
In addition, the
このような光送信装置が適用される光トランシーバでは、近年、I2C(Inter-Integrated Circuit)、MDIO(Management Data Input/Output)等の通信プロトコルを利用して、光トランシーバの動作状態に関わる動作パラメータをホスト装置に伝えることが一般的になっている(例えば非特許文献1参照)。
また、上述のAPC制御のような、デジタル方式のコントローラを用いて光送信装置(光トランシーバ)の内蔵部品を制御する手法は、上述の通信プロトコルを利用する形態と親和性が高く、現在では広く用いられ始めている。
In an optical transceiver to which such an optical transmitter is applied, in recent years, an operation parameter related to an operation state of the optical transceiver using a communication protocol such as I2C (Inter-Integrated Circuit) or MDIO (Management Data Input / Output) is used. Is generally transmitted to the host device (see, for example, Non-Patent Document 1).
In addition, a method of controlling a built-in component of an optical transmission device (optical transceiver) using a digital controller, such as the APC control described above, has a high affinity with a form using the communication protocol described above, and is widely used at present. It is starting to be used.
デジタル方式のコントローラを用いて装置の内蔵部品を制御するためには、図4の例のコントローラ104ように、CPU104a等の演算装置と制御に必要な処理を記述したファームウェアが必要となる。ファームウェアは、例えば、コントローラ104に内蔵されるフラッシュメモリ104bに記憶され(あるいはコントローラ104の外に設けられた記憶装置)に格納され、起動時にコントローラ104のRAM104cにロードされる構成となっている。
In order to control the built-in components of the apparatus using a digital controller, an arithmetic unit such as the CPU 104a and firmware describing processing necessary for the control are required as in the
従来、ファームウェアの更新を行うためには、光送信装置を一度ホスト装置から取り外して光通信を一旦停止し、専用のツールを用いて行う必要があった。近年、光トランシーバの分野においては、プラガブル型の普及によって、ホスト装置からの取り外しは容易にはなっているものの、ファームウェア更新時はネットワークを停止させる必要があることに変わりはなく、対策が望まれている。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、ホスト装置から取り外すことなく、光通信を維持したままの状態で、ファームウェアの更新を行うことができる光送信装置及び当該光送信装置のファームウェアの更新方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an optical transmission device capable of updating firmware while maintaining optical communication without being removed from a host device, and the optical transmission device An object of the present invention is to provide a method for updating the firmware.
本発明の光送信装置は、信号光を出射する半導体発光素子と、ファームウェアを有し当該ファームウェアによる制御動作を実行し、少なくとも半導体発光素子の発光強度を所定値に制御する制御部と、を備え、ホスト装置に装着される。上記制御部が、ホスト装置からファームウェア書換信号を受信したときに、該受信時のファームウェアによる制御に関わる出力値を保存する出力値保存手段と、記録されているファームウェアのホスト装置から送信される新ファームウェアへの書き換え中は、ファームウェアによる制御を停止して上記出力値を出力値保存手段が保存した出力値に制御する固定値制御手段と、新ファームウェアへの書き換え終了後、その新ファームウェアによる制御を開始するファームウェア制御再開手段と、を有することを特徴とする。
なお、新ファームウェアへの書き換え中は、ホストとの通信先を制御部からファームウェアの記憶部に切り換えるスイッチを備えることが好ましい。
An optical transmission device of the present invention includes a semiconductor light emitting element that emits signal light, and a controller that has firmware and executes a control operation by the firmware, and controls at least the light emission intensity of the semiconductor light emitting element to a predetermined value. Is attached to the host device. When the control unit receives a firmware rewrite signal from the host device, an output value storage unit that stores an output value related to control by the firmware at the time of reception, and a new firmware transmitted from the host device of the recorded firmware During rewriting to the firmware, the control by the firmware is stopped, the fixed value control means for controlling the output value to the output value saved by the output value saving means, and the control by the new firmware after the rewriting to the new firmware is completed. Firmware control restarting means for starting.
During rewriting to the new firmware, it is preferable to provide a switch for switching the communication destination with the host from the control unit to the firmware storage unit.
また、本発明の光送信装置のファームウェアの更新方法は、信号光を出射する半導体発光素子と、ファームウェアを有し当該ファームウェアによる制御動作を実行し、少なくとも半導体発光素子の発光強度を所定値に制御する制御部と、を備え、ホスト装置に装着される光送信装置のファームウェアの更新方法である。ホスト装置からファームウェア書換信号を受信し、出力値保存手段によりファームウェアによる制御に関わる出力値を保存し、固定値制御手段により、前記ファームウェアによる制御を停止し当該制御部の出力値を保存した出力値に固定する制御を開始した後、記録されているファームウェアをホスト装置から送信される新ファームウェアに書き換え、書き換え終了後に、ファームウェア制御再開手段により、上記出力値を固定する制御を停止し前記新ファームウェアによる制御を開始することを特徴とする。 The method of updating the firmware of the optical transmission device according to the present invention includes a semiconductor light emitting element that emits signal light and firmware, and executes a control operation by the firmware, and controls at least the light emission intensity of the semiconductor light emitting element to a predetermined value. And a firmware update method for an optical transmission device attached to the host device. An output value that receives a firmware rewrite signal from the host device, saves an output value related to the control by the firmware by the output value storage means, and stops the control by the firmware and saves the output value of the control unit by the fixed value control means After starting the control to fix the output value, the recorded firmware is rewritten to the new firmware transmitted from the host device. After the rewriting is finished, the control for fixing the output value is stopped by the firmware control restarting means, and the new firmware is used. Control is started.
本発明によれば、ホスト装置とファームウェアの記憶部との間の通信を可能としたので、ホスト装置から直接、ファームウェアの書き換えができる。また、更新のためにファームウェアに従った処理を停止させている間は、停止直前の駆動電流値を駆動回路に供給し続けるようにしたので、光通信を維持したままの状態で、ファームウェアの更新を行うことができる。 According to the present invention, since the communication between the host device and the firmware storage unit is enabled, the firmware can be rewritten directly from the host device. In addition, while the processing according to the firmware is stopped for the update, the drive current value immediately before the stop is continuously supplied to the drive circuit, so the firmware update is performed while maintaining the optical communication. It can be performed.
図1は、本発明の光送信装置の構成例を説明するブロック図である。光送信装置は、光データリンク等としてモジュール化され、さらに、ホスト装置に接続された状態で用いられる。本発明の光送信装置は、図1の光データリンク1で例示するように、ホスト装置2から電気信号を受け取るための差動入力端子10a,10bが設けられている。これらの端子10a,10bには、相補的な差動入力信号E+,E−がそれぞれ入力される。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical transmission apparatus according to the present invention. The optical transmission device is modularized as an optical data link or the like, and further used in a state of being connected to a host device. The optical transmission apparatus of the present invention is provided with
光データリンク1は、送信用光モジュール11と、LD駆動回路12と、コントローラ13と、D/A14と、A/D15と、光量検知回路16と、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)17と、スイッチ18と、を備える。
The
送信用光モジュール11は、信号光を送出するLD11aと、LD11aをモニタするPD11bとを有する。LD11aからの信号光は、光学系(図示省略)によって光コネクタ19に結合され、当該光コネクタ19を介して光ファイバFに出力される。PD11bは、LD11aからの出射光(例えば信号光の一部)を受光し、その光強度を検出し、強度に応じた出力電流信号を生成し、光量検知回路16に出力される。
The transmission
LD11aは、LD駆動回路12に接続されている。LD駆動回路12は、入力信号に応じてLD11aを駆動し光出力させる回路であり、駆動電流(直流バイアス電流及び変調電流)をLD11aに供給する。LD駆動回路12は、差動入力端子10a,10bが接続されており、これらの端子10a,10bから差動入力信号E+,E−を受け取り、それらの差信号に応じて変調された変調電流を生成する。そして、この変調電流をバイアス電流に重畳してLD11aに供給する。これによりLD11aが駆動され、変調電流に応じて変調された光信号がLD11aから出力される。
The LD 11 a is connected to the
LD駆動回路12は、D/A14を介してコントローラ13に接続されている。コントローラ13は、駆動電流を制御する制御信号の生成処理及びLD駆動回路12への上記制御信号の供給処理を含む各種処理を実行する制御部である。コントローラ13は、通常動作時、APC制御を実行して、LD11aの光出力の平均値を安定化させる。APC制御では、PD11bによって測定されたLD11aの光出力が所定の値と比較され両者の差に応じてバイアス電流と変調電流の大きさが調整される。なお、本発明の光データリンクのコントローラは、上述の通常動作における処理ではなく、ファームウェアの更新時の動作における処理に特徴があるものであるが、その特徴的な処理については後述する。
The
コントローラ13は、バイアス電流及び変調電流それぞれの大きさに対応するデジタル値(駆動電流の制御信号)をD/A14に出力する。D/A14は、それらのデジタル値をアナログ信号に変換してLD駆動回路12に供給する。LD駆動回路12は、これらのアナログ信号に従ってバイアス電流と変調電流の大きさを調整する。
The
さらに、コントローラ13には、A/D15を介して光量検知回路16が接続されている。
光量検知回路16は、PD11bの出力電流信号を、それに対応するアナログ電圧信号に変換する。A/D15は、上記アナログ電圧信号をデジタル値に変換し、コントローラ13に送る。デジタル値は、上述のようにPD11bの出力電流信号に対応しており、したがって、PD11bによって検出された光出力を示している。このデジタル値を以下では、出力モニタ値と呼ぶ。
Further, a light
The light
また、コントローラ13には、EEPROM17が接続されている。EEPROM17は、ファームウェアを記憶する記憶部である。なお、光データリンク1におけるファームウェアは、LD11aの信号光を所定の強度にするための制御信号の生成処理(すなわちAPC制御処理)を含む通常動作におけるコントローラ13の処理を記述したもの、言い換えると、LD制御、モニタ制御など光送信動作に関わる処理を記述したアプリケーションプログラムを含むものである。ファームウェアは、例えば、光データリンク1の起動時及びファームウェア書き換え終了時に、コントローラ13によってEEPROM17から実行可能な形態でロードされる。つまり、EEPROM17から読み出され、当該コントローラ13のRAM(Random Access Memory)13cに展開されて実行される。
The
コントローラ13及びEEPROM17は、ホスト装置2との通信を行うためのシリアル通信(ポート)端子20にスイッチ18を介して接続されている。コントローラ13は、通常動作時に、シリアル通信端子20を介してホスト装置2から命令を受け取り、その命令に応答して、光データリンク1の動作状況を示すデータ(例えば、出力モニタ値)を、シリアル通信端子20を通じて、ホスト装置2に出力する。一方、EEPROM17は、ファームウェアの更新時に、ホスト装置2からシリアル通信端子20を介して新しいファームウェアを受信し、当該ファームウェアで古いファームウェアが書き換えられる。なお、光データリンク1とホスト装置2との間のシリアル通信端子20を介した通信は、I2C、MDIO等の通信プロトコルを利用して行われる。
The
このようなシリアル通信端子20とコントローラ13及びEEPROM17との間に位置するスイッチ18は、当該端子20の接続先を、コントローラ13またはEEPROM17に切り換える。スイッチ18は、ファームウェアの書き換え中であることを通知するための信号(書換信号)の入力端子である書換信号端子21が接続されており、書換信号の状態に応じて、接続先を切り替える。
The
上述のEEPROM17やスイッチ18等に接続されるコントローラ13は、演算装置として、例えばCPU13aを有し、さらに、ファームウェアの更新時における当該コントローラ13の処理を記述した更新用プラグラム等を記憶するフラッシュメモリ13bを有する。フラッシュメモリ13bには、上記更新用プラグラムの他に、光データリンク1の起動時のコントローラ13の処理を記述した起動時プログラムが記憶される。これら更新用プログラムや起動時プログラム等の基本プログラムは、光データリンク1の起動時等に適宜、コントローラ13によってフラッシュメモリ13bから読み出され、当該コントローラ13のRAM13cに展開されて実行される。
The
RAM13cは、各種データを一時的に記憶する領域から構成され、更新用プログラムやファームウェアの展開領域として用いられ、さらに、上記更新プログラムやファームウェアに記述の処理を実行する際に使用するデータを格納するデータ領域としても用いられる。
このように構成されるコントローラ13は、更新用プログラムをCPU13aで実行することにより、後述の更新用制御装置13dとして機能する。
The
The
また、コントローラ13には、上述のようにスイッチ18にも接続される書換信号端子21が接続されている。
この書換信号端子21は、ファームウェアの書き換え中にホスト装置がコントローラ13やスイッチ18に書換信号を入力するためのものである。書換信号は、ファームウェアの書き換えをしている期間のみ入力され(アサートされ)、光データリンク1の通常動作中は入力が解除される(デアサートされる)。
Further, the
The
書換信号の入力及び入力解除の前後のスイッチ18及びコントローラ13の動作は、以下で、図2を用いて説明するように、本発明における特徴的な動作であるファームウェア更新のための動作を含む。
スイッチ18は、書換信号の入力が解除されているとき、シリアル通信端子20の接続先をコントローラ13にし、書換信号が入力されているときは、接続先をEEPROM17にし、ホスト装置2によるEEPROM17内のファームウェアの書き換えを可能とする。
The operations of the
The
コントローラ13は、ファームウェア更新のため、更新用プログラムを実行することにより、信号入力/入力解除検出手段22、出力値保存手段23、固定値制御手段24、ファームウェア制御再開手段25を有する更新用制御装置13dとして機能する。
信号入力/入力解除検出手段22は、書換信号の入力及び入力解除を検出する。出力値保存手段23は、所定のタイミングで(例えば、上記検出手段22が書換信号の入力を検出したとき(すなわち書換信号を受信したとき))、その時のファームウェアによる制御に関わる出力値を保存する。また、固定値制御手段24は、EEPROM17に記録されているファームウェアを、ホスト装置から送信される新ファームウェアへ書き換えている間は、ファームウェアによる制御を停止して上記出力値を出力値保存手段23が保存した出力値で固定するよう制御する。ファームウェア制御再開手段25は、信号入力/入力解除検出手段22で書換信号の入力解除が検出され、新ファームウェアへの書き換え終了が検知されると、固定値制御手段24による制御を停止し、該新ファームウェアによる制御を実行(開始)する。
The
The signal input / input release detection means 22 detects the input and release of the rewrite signal. The output
このように機能するコントローラ13は、書換信号の入力が解除されているとき、A/D15からの出力モニタ値に基づいてファームウェアに記述のAPC制御処理を実行し、また、上記シリアル通信端子20を介してホスト装置2から命令を受け取った場合は、その命令に応答して、ホスト装置2に出力モニタ値等を出力する。
When the input of the rewrite signal is cancelled, the
また、コントローラ13は、書換信号が入力された時に、その時のファームウェアによる制御に関わる出力値を保存し、そのファームウェアによる制御を停止して上記出力値を保存した値に固定する。より具体的には、ファームウェアに記述のAPC制御処理を停止させ、APC制御処理停止直前の駆動電流の制御信号をD/A14(すなわちLD駆動回路12)に継続入力し、LD11aから信号光の出射を継続させる。そして、コントローラ13は、書換信号の入力が解除されると、書き換えられたファームウェアをEEPROM17から読み出し、当該新ファームウェアに記述のAPC制御処理を開始する。当該新ファームウェアのAPC制御処理を開始するまでの間、上述の制御信号の入力及び信号光の送信は継続して行われる。
Further, when the rewrite signal is input, the
以上のような、スイッチ18やコントローラ13の動作により、ファームウェアの更新が行われる。
本光データリンク1では、上述のように、ホスト装置2からのファームウェアの書き換えを可能とし、また、ファームウェアの更新のためにAPC制御処理を停止している間は、停止直前の駆動電流値をLD駆動回路12に供給し続けるようにしたので、ホスト装置2から取り外すことなく、また、光通信をダウンさせることなく、ファームウェアの更新を行うことができる。
The firmware is updated by the operation of the
In the present
次に、図1の光データリンク1のファームウェアの更新方法の一例について、図3のフローチャートを用いて説明する。
ファームウェアを更新する場合、図示するように、まず、ホスト装置2が、光データリンク1のスイッチ18とコントローラ13とに書換信号端子21を介して書換信号を入力する(ステップS1)。
Next, an example of a method for updating the firmware of the
When updating the firmware, as shown in the figure, the
書換信号が入力されたスイッチ18が、シリアル通信端子20の接続先をEEPROM17に切り換える(ステップS2)ので、ホスト装置2は、EEPROM17に格納されていたファームウェアを消去させ、新しいファームウェアのEEPROM17への送信を開始し、ファームウェアの書き換えを開始する(ステップS3)。
また、スイッチ18に入力された書換信号は上述のようにコントローラ13にも接続されており、当該コントローラ13は、RAM13c上に展開された更新用プログラムに従って、書換信号の入力後に、新ファームウェア展開前処理を実行する(ステップS4)。この新ファームウェア展開前処理は、新ファームウェアを読み込んで展開するときに光通信を停止させないための処理であり、旧ファームウェアに従ったAPC制御処理の停止処理、停止前の最終の制御信号(D/A値)の保存処理と、保存した制御信号を固定値とした固定値制御処理(オープンループ制御処理)を含む。言い換えると、更新用制御装置13dの出力値保存手段23や固定値制御手段24として行う処理を含む。
The
In addition, the rewrite signal input to the
この新ファームウェア展開前処理は、例えば、書換信号の入力直後に開始され、その場合、光データリンク1における制御信号(すなわちLD11aの駆動電流)は、書換信号が入力される直前のもので固定される。LD11aは、周囲環境温度が一定の条件下では、バイアス電流、変調電流は固定されていても、光信号品質は保たれる。ファームウェアを更新する時間(高々10秒)内に周囲温度が急激に変化することは考えられず、固定値制御処理でも十分に実用に足りる光信号品質は保たれる。
This new firmware development pre-processing is started immediately after the input of the rewrite signal, for example. In this case, the control signal in the optical data link 1 (that is, the drive current of the
ホスト装置2は、新ファームウェアのEEPROM17への書き込みが終了しファームウェアの書き換えが終了した後に、書換信号の入力を解除する(ステップS5)。光データリンク1のコントローラ13は、書換信号の入力の解除を検知した後、新ファームウェアをEEPROM17から読み出し、RAM13c上に展開する(ステップS6)。展開後、コントローラ13は、保存したAPC制御処理の停止前の最終の制御信号(D/A値)をスタート値として、新ファームウェアに従ったAPC制御処理を開始する(ステップS7)。これで、ファームウェアの更新が完了する。なお、ステップS6、ステップS7の処理も更新用プログラムに記述されるものであり、これらの処理は、コントローラ13が更新用制御装置13dのファームウェア制御再開手段25として行うものである。また、更新完了時、書換信号の入力が解除されたスイッチ18により、シリアル通信端子20の接続先はコントローラ13に切り換えられている。
The
なお、以上では、光送信装置を送信機能のみ持つ光データリンクに適用した例で説明したが、本発明の光送信装置は、送信及び受信の両方の機能を持つ光トランシーバにも適用することができる。 In the above description, the example in which the optical transmission apparatus is applied to an optical data link having only a transmission function has been described. However, the optical transmission apparatus of the present invention can also be applied to an optical transceiver having both transmission and reception functions. it can.
1…光データリンク、2…ホスト装置、10a,10b…差動入力端子、11…送信用光モジュール、11a…LD、11b…PD、12…LD駆動回路、13…コントローラ、13a…CPU、13b…フラッシュメモリ、13c…RAM、13d…更新用制御装置、14…D/A、15…A/D、16…光量検知回路、17…EEPROM、18…スイッチ、19…光コネクタ、20…シリアル通信端子、21…書換信号端子、22…信号入力/入力解除検出手段、23…出力値保存手段、24…固定値制御手段、25…ファームウェア制御再開手段。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記制御部は、
前記ホスト装置からファームウェア書換信号を受信したときに、該受信時の前記ファームウェアによる制御に関わる出力値を保存する出力値保存手段と、
記録されているファームウェアの前記ホスト装置から送信される新ファームウェアへの書き換え中は、前記ファームウェアによる制御を停止して前記出力値を前記出力値保存手段が保存した出力値に制御する固定値制御手段と、
前記新ファームウェアへの書き換え終了後、該新ファームウェアによる制御を開始するファームウェア制御再開手段と、を有することを特徴とする光送信装置。 A semiconductor light emitting element that emits signal light and a control unit that has firmware and executes a control operation by the firmware and controls at least the light emission intensity of the semiconductor light emitting element to a predetermined value, and is mounted on the host device An optical transmitter,
The controller is
When receiving a firmware rewrite signal from the host device, output value storage means for storing an output value related to control by the firmware at the time of reception;
Fixed value control means for controlling the output value to the output value stored by the output value storage means by stopping the control by the firmware during rewriting of the recorded firmware to the new firmware transmitted from the host device When,
An optical transmission device comprising: firmware control restarting means for starting control by the new firmware after rewriting to the new firmware.
前記ホスト装置からファームウェア書換信号を受信し、出力値保存手段により前記ファームウェアによる制御に関わる出力値を保存し、
固定値制御手段により、前記ファームウェアによる制御を停止し当該制御部の前記出力値を前記保存した出力値に固定する制御を開始した後、
記録されているファームウェアを前記ホスト装置から送信される新ファームウェアに書き換え、
書き換え終了後に、ファームウェア制御再開手段により、前記出力値を固定する制御を停止し前記新ファームウェアによる制御を開始することを特徴とするファームウェアの更新方法。 A semiconductor light emitting element that emits signal light and a control unit that has firmware and executes a control operation by the firmware and controls at least the light emission intensity of the semiconductor light emitting element to a predetermined value, and is mounted on the host device A method for updating firmware of an optical transmission device, comprising:
Receiving a firmware rewrite signal from the host device, storing an output value related to control by the firmware by an output value storing means;
After starting the control by the fixed value control means to stop the control by the firmware and fix the output value of the control unit to the stored output value,
Rewrite the recorded firmware to the new firmware sent from the host device,
A firmware update method comprising: after completion of rewriting, firmware control restarting means stops control for fixing the output value and starts control by the new firmware.
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