一种光模块和光模块壳温计算方法与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块和光模块壳温计算方法。


背景技术：

2.随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。
3.ddmi(digital diagnostic monitor，数字诊断监视器))也称智能模块，通过增加芯片和辅助电路设计，数字诊断模块可以实时监测收发模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射和接收光功率。这些参量的测量，可以帮助管理单元找出光纤链路中发生故障的位置，简化维护工作，提高系统的可靠性。
4.目前，光模块中以壳温显示光模块壳温，壳温处理方式以mcu的温度为基准，通过补偿表计算出壳温。
5.但是现在光模块小封装化的趋势下，当光模块工作电压在大于3.4v的时候，模块整体功耗要比3.3v增大0.1w以上，增加的这部分功耗也会影响mcu的散热，但是光模块外部环境拥有较好的散热机制，因此壳温会保持在一定温度，造成壳温上报要高于壳温。


技术实现要素：

6.本技术提供了一种光模块壳温标定装置和方法，以解决提高过压下光模块壳温监测的准确度的技术问题。
7.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
8.一方面，本技术实施例公开了一种光模块，包括：上壳体，
9.下壳体，与所述上壳体盖合形成包裹腔体；
10.电路板，设置于所述包裹腔体内；
11.光收发组件，设置于所述包裹腔体内，与所述电路板通信连接；
12.mcu，设置于电路板上,根据mcu温度采样值和工作电压的不同，选择不同的壳温计算公式计算壳温。
13.本技术公开的一种光模块，包括：上壳体，下壳体与所述上壳体盖合形成包裹腔体。电路板，设置于所述包裹腔体内。光收发组件，设置于所述包裹腔体内，与所述电路板通信连接。mcu，设置于电路板上,根据mcu温度采样值和工作电压的不同，选择不同的壳温计算公式计算壳温。通过对光模块过电压、超温情况下，在校准时增加修正值，从而保证在过电压、超温的情况下，壳温上报精度满足规格以内，提高壳温精度。
14.另一方面，光模块壳温计算方法，包括：采集温度采样值和供电电压；
15.根据所述温度采样值和供电电压的不同，选择不同的壳温计算公式。
16.本技术公开的一种光模块壳温计算方法，通过对光模块过电压、超温情况下，在校准时增加修正值，从而保证在过电压、超温的情况下，壳温上报精度满足规格以内，提高壳
温精度。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
19.图1为光通信终端连接关系示意图；
20.图2为光网络终端结构示意图；
21.图3为本技术实施例提供的一种光模块的结构示意图；
22.图4为本技术实施例提供的一种光模块的分解结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
24.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。
25.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、数据信息以及接地等；采用金手指实现的电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，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。
26.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。
27.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。
28.光模块200的光口对外接入光纤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中。
29.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；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。
30.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。
31.常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；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，常见的光模块上位机还有光线路终端等。
32.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，用于接入金手指等光模块电口；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。
33.光模块200插入光网络终端100中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。
34.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。
35.图3为本技术实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本技术实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本技术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及光收发组件。
36.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202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201盖合在下壳体202上。
37.两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；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收发组件；电路板300、光收发组件等光电器件位于包裹腔体中。
38.采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发组件等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成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，利用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。
39.解锁部件203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。
40.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。
41.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mcu301、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。
42.电路板300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。
43.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；当光收发组件位于电路板上时，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。
44.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组件之间可以采用柔性电路板连接。
45.光收发组件包括光发射器件400及光接收器件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射器件一般包括光发射器、透镜与光探测器，且透镜与光探测器分别位于光发射器的不同侧，光发射器的正反两侧分别发射光束，透镜用于会聚光发射器正面发射的光束，使得光发射器射出的光束为会聚光，以方便耦合至外部光纤；光探测器用于接收光发射器反面发射的光束，以检测光发射器的光功率。具体地，光发射器发出的光经透镜会聚后进入光纤中，同时光探测器检测光发射器的发光功率，以保证光发射器发射光功率的恒定性。
46.通常情况下，为实时监测光模块壳温，光模块的ddmi(digital diagnostic monitor数字诊断监视器)温度都是以mcu301的温度作为参考来进行校准的，系统读取光模块的ddmi温度，就可以知道当前光模块的壳温。
47.具体校准过程为：光模块壳温以模块外壳温度最热点作为壳温，点温位置一般是在bosa散热块上方位置如图4中所示2011。即采集光模块壳体温度值作为壳温标准值，采集mcu温度采样值，利用温度补偿表得到mcu温度对应的ad值。业内常见的温度补偿表如表所示，包含：mcu温度、mcu温度对应ad值、补偿值、壳温上报值。
48.通过采集mcu温度采样值和壳温标准值，利用以下计算公式，计算得到壳温与mcu温度相关性曲线，得到壳温与mcu温度计算公式。
49.获取ddmi温度的主流方式是光模块采用统一的温度曲线，而该方式存在一定的问题，就是模块内部的散热变差，热阻变大，所以mcu的温度会变高,而光模块壳温未发生明显变化，即光模块的壳温与mcu温度不呈相关性变化。如果mcu温度精度偏差较大，就会导致部分模块的ddmi温度精度不满足+/-3db协议要求。
50.为了提高mcu超压、超温情况下光模块壳温监测准确性，本技术实施例提供的光模块包括：存储器，内置于mcu内部，存储有预设电压值、第一温度补偿公式和第二温度补偿公式。
51.mcu内设置温度传感器，采集mcu内部温度值，作为温度采样值；或在mcu附近设置温度传感器，采集到的温度值作为温度采样值。
52.mcu还包括电压采集模块，与mcu供电引脚连接，采集供电电压。mcu采集供电电压值和温度采样值，根据供电电压与预设电压值比较结果，或温度采样值与温度限值比较结果，选择所述第一温度补偿公式或所述第二温度补偿公式为计算公式。
53.mcu将采集到的温度采样值代入所述计算公式，计算得到壳温值。
54.第一温度补偿公式为：bi＝(ai+d
i-c1)/256
ꢀꢀ
(1)
55.其中，式(1)中bi代表所述壳温值；ai是所述温度采样值；c1为固定经验ad值；di为温度补偿值。
56.第二温度补偿公式为：：bi＝(ai+d
i-c1-ei)/256(2)
57.其中，式(2)中bi代表所述壳温值；ai是是所述温度采样值；c1为固定经验ad值；di温度补偿值；ei为修正值。
58.进一步，根据供电电压的值与预设电压值比较结果，或温度采样值与温度上限值比较结果，选择第一温度补偿公式或第二温度补偿公式为计算公式，包括：如果供电电压的值大于预设电压值，或如果温度采样值大于温度上限值，或如果温度采样值小于温度下限值，选择第二温度补偿公式为计算公式；否则，选择第一温度补偿公式为计算公式。
59.其中，在本实施例中，预设电压限值通常可设置为3.35v～3.45v之间任意数值，具体数值的选择根据光模块自身mcu额定电压进行设置，如：本实施例中预设电压限值为3.4v。温度上限值根据光模块适用环境进行设置，具体可根据客户对环境温度的要求，对应业内常用温度补偿表记录的mcu温度值记为温度上限值和温度下限值，通常可选择壳温数值0℃对应的mcu温度值为温度上限值；壳温数值70℃对应的mcu温度值为温度上限值。
60.进一步，为了提高mcu超压情况下光模块壳温监测准确性，本实施例还提供了一种光模块温度补偿公式的标定装置，包括：cpu处理器，与mcu通信连接，用于采集mcu供电电压值，并将供电电压值与预设电压限值进行比较。
61.进一步，为提高mcu工作电压的测量准确性，通常将mcu的供电引脚与电路板引脚连接。
62.热电极，设置于光模块的上壳体201上，位于mcu的上方，用于采集光模块的壳温值。热电极与cpu处理器通信连接，将采集到的壳温值传送至cpu处理器。
63.进一步，在一些实施例中，还可以采用点温的方式，将热电偶设置于上壳体表面，具体的设置于mcu的上方，用于采集光模块的壳温值，作为标准值进行校验。cpu处理器采集得到的壳温值通常为数字值。
64.cpu处理器还与热电阻302连接，热电阻302设置于电路板300上，用于采集mcu温度，此处得到的mcu温度为模拟量。为提高mcu温度采样值准确定性，热电阻302与mcu 301相邻设置。cpu处理器与热电阻之间设置有ad转换接口，将热电阻的模拟量转换为数字量。
65.cpu处理器将采集到的mcu实际温度采样值代入预设的计算公式进行计算，得到计算公式，并将计算公式发送至mcu。
66.进一步，在本实施例中，cpu处理器中设置有温度补偿表计算模块，温度补偿表计算模块包括第一计算子模块和第二计算子模块。当mcu工作电压小于或等于预设电压限值时，利用第一计算子模块对第一温度补偿公式进行计算。当mcu工作电压大于预设电压限值时，利用第二计算子模块对第二温度补偿公式进行计算。
67.本技术实施例中mcu工作电压为模块供电电压，mcu温度值为温度采样值进行介
绍。
68.进一步，通常情况下，cpu处理器接收到的mcu实际温度采样值为模拟量，代入温度补偿公式进行计算补偿值：
69.当mcu工作电压小于或等于预设电压限值，且mcu温度采样值小于或等于温度上限值且大于等于温度下限值时，利用第一计算子模块对第一温度补偿公式进行计算。
70.其中，预设的第一温度补偿公式为：
71.bi＝(ai+d
i-c1)/256
ꢀꢀ
(1)
72.公式(1)中bi代表壳温值，是一个数字量，在光模块温度标定阶段该数值是通过热电极测量得到的数值。ai是温度采样值实际对应的mcu温度电压值，为mcu温度数字量对应的ad值。c1为固定经验ad值。通过公式(1)可计算得到温度补偿值di。
73.如表1所示为业内常见的温度补偿表；业内常见的温度补偿表中，c1为固定经验ad值，具体为4095。ad值一列表示为对应mcu工作温度下的采集得到mcu温度的ad值，其与mcu实际温度值一一对应。在本实施例中，mcu温度对应ad值可以采用业内常用的经验数值；也可是利用热电阻采集得到。lut表补偿一列的数值则为计算得到的温度补偿值di。
74.进一步，为了减少对光模块壳温标定的误差，提高准确度，本实施例中通过多次测量同一mcu温度下对应的光模块壳温值取平均值。
75.表1业内常见的温度补偿表
76.mcu温度ad值lut表补偿壳温-40a1d1(a1+d1-4095)/256-38a2d2(a2+d2-4095)/256-36a3d3(a3+d3-4095)/256
…………
104c3do(c3+do-4095)/256
…………
77.当mcu工作电压大于预设电压限值，或当mcu实际温度值大于温度上限值，或当mcu实际温度值小于温度上限值，时，利用第二计算子模块对第二温度补偿表进行计算。
78.预设的第二温度补偿公式为：
79.bi＝(ai+d
i-c1-ei)/256
ꢀꢀ
(2)
80.公式(2)中bi代表壳温值，是一个数字量，在光模块温度标定阶段该数值是通过热电极测量得到的数值。ai是mcu温度实际对应的mcu温度电压值，为mcu温度数字量对应的ad值。c1为固定经验ad值。di为前文计算得到的温度补偿值。
81.通过公式(2)可计算得到ei为修正值，得到第二温度补偿表如表2所示。
82.表2第二温度补偿表
83.mcu温度ad值修正值lut表补偿壳温值-40a1e1d1(a1+d1-4095-e1)/256-38a2e2d2(a2+d2-4095-e2)/256-36a3e3d3(a3+d3-4095-e3)/256
……………
104c3eodo(c3+do-4095-eo)/256
……………
84.在本实施例中，预设电压限值根据光模块自身mcu额定电压进行设置，本实施例中预设电压限值为3.4v。
85.进一步，在本实施例中，为了实现标定数据的存储，光模块壳温标定装置还包括：寄存器，与cpu处理器通信连接，用于将第一温度补偿公式和第二温度补偿公式进行存储。
86.进一步，cpu处理器还与存储器通信连接，将第一温度补偿公式和第二温度补偿公式写入存储器，ddmi通过监测mcu温度和工作电压，调取存储器中预设的第一温度补偿公式和第二温度补偿公式计算得到壳温值，实现对光模块壳温的监测。
87.本实施例公开了一种光模块温度补偿公式的标定装置，通过热电极采集光模块的环境温度采样值；热电阻采集mcu温度，并将环境温度值与mcu温度传送至cpu处理器。同时，cpu处理器还与mcu连接，采集mcu工作电压值。cpu处理器中设置有温度补偿表计算模块，温度补偿表计算模块包括第一计算子模块和第二计算子模块。当mcu工作电压小于或等于预设电压限值时，利用第一计算子模块对第一温度补偿子表进行计算，得到第一温度补偿公式，bi＝(ai+d
i-c1)/256。当mcu工作电压大于预设电压限值时，利用第二计算子模块对第二温度补偿子表进行计算，得到第二温度补偿公式bi＝(ai+d
i-c1-ei)/256。通过增加修正值从而保证在过电压、超温的情况下，壳温上报精度满足规格以内，提高ddmi温度精度。
88.本实施例还公开了光模块温度补偿公式的方法，包括：
89.s100：采集mcu的工作电压，并对mcu工作电压与预设电压限值进行比较。本实施例中，预设电压限值为3.4v。
90.s200：采集mcu实际温度值，并对mcu实际温度值与温度上限值进行比较。
91.s300：如果mcu工作电压小于或等于预设电压限值，且mcu实际温度值小于或等于温度上限值，则，采集光模块的壳温值和mcu温度值，并将壳温值和mcu温度值代入预设第一温度补偿公式，计算得到第一温度补偿公式。
92.通常情况下，光模块中ddmi采集得到的mcu温度值为模拟量。其实现方式为在电路板上设置热电阻，与mcu相邻。
93.其中，第一温度补偿公式为：
94.bi＝(ai+d
i-c1)/256
ꢀꢀ
(1)
95.公式(1)中bi代表壳温值，是一个数字量，在光模块温度标定阶段该数值是通过热电极测量得到的数值。ai是mcu温度实际对应的mcu温度电压值，为mcu温度数字量对应的ad值。c1为固定经验ad值。通过公式(1)可计算得到温度补偿值di，得到第一温度补偿公式，将其写入cpu处理器。
96.s400：如果mcu工作电压大于预设电压限值，或，如果mcu实际温度值大于温度上限值，或，如果mcu实际温度值小于温度上限值，采集光模块的壳温值和mcu温度值，并将壳温值和mcu温度值代入预设的第二温度补偿公式，得到第二温度补偿补偿公式。
97.第二温度补偿公式为：
98.bi＝(ai+d
i-c1-ei)/256
ꢀꢀ
(2)
99.公式(2)中bi代表壳温值，是一个数字量，在光模块温度标定阶段该数值是通过热电极测量得到的数值。ai是mcu温度实际对应的mcu温度电压值，为mcu温度数字量对应的ad值。c1为固定经验ad值。di为前文计算得到的温度补偿值。通过公式(2)可计算得到ei为修正
值。计算得到第二温度补偿公式。
100.s500：将第一温度补偿公式与第二温度补偿公式写入光模块。
101.本实施例公开了一种光模块温度补偿公式的标定方法，通过采集光模块的环境温度值；热电阻采集mcu温度，并将环境温度值与mcu温度传送至cpu处理器。同时，采集mcu工作电压值。当mcu工作电压小于或等于预设电压限值时，利用第一温度补偿公式对补偿值进行计算，得到第一温度补偿公式，bi＝(ai+d
i-c1)/256。当mcu工作电压大于预设电压限值时，利用第二温度补偿公式对修正值进行计算，得到第二温度补偿公式bi＝(ai+d
i-c1-ei)/256。通过增加修正值从而保证在过电压的情况下，壳温上报精度满足规格以内，提高ddmi温度精度。
102.本技术公开了一种光模块，包括：mcu，设置于电路板,用于测量mcu温度。存储器，存储有预设电压值、第一温度补偿公式和第二温度补偿公式。ddmi，与所述存储器和所述mcu连接，用于采集所述mcu电压值并接收所述mcu温度，根据所述mcu电压值与所述预设电压值比较结果或根据所述mcu温度值与温度限值的比较结果，选择所述第一温度补偿公式或所述第二温度补偿公式为计算公式。所述ddmi将所述mcu温度代入所述计算公式，计算得到壳温值。其中：所述第一温度补偿公式与所述第二温度补偿公式不同。通过mcu过电压或超高温情况下，在校准时增加修正值，从而保证在过电压、超温的情况下，壳温上报精度满足规格以内，提高ddmi温度精度。
103.由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
104.需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
105.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本技术的其他实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
106.以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。