专利名称：具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件和使用方法
技术领域：
本发明一般涉及光学组件领域。具体地说，本发明涉及用于光收发机组件的改进型数字诊断集成电路。
背景技术：
光纤越来越多地用于发射声音和数据信号。光作为传输媒质，比传统的电通信技术可提供更多的优点。例如，光信号可以允许有非常高的传输速率和非常高的带宽能力。而且，光信号由光纤传输时具有抗电磁干扰性，否则电磁干扰就会干扰电信号。由于光纤不允许部分光信号逸出光缆，而基于有线的系统电信号就会发生这种情况，光信号由光纤传输时就可提供更安全的信号。光还可以传输更远的距离而没有通常与铜导线上传输的电信号相关联的信号损失。
虽然光通信提供了许多优点，但光用作通信媒质提出了许多实施上的挑战。具体地说，光信号承载的数据在由某个装置例如网络交换机接收时必需转换为电的格式。反之，当将数据发送到光网络时，必需从电信号转换为光信号。许多协议定义了电信号到光信号的转换以及光信号的发送，包括ANSI光纤信道(FC)协议和SFF-8472标准。FC协议通常是利用光缆两端的收发信机组件来实现的。每个收发信机组件通常包括能将电信号转换为光信号的激光器发射电路和能将所接收的光信号转换回电信号的光接收器。通常，收发信机组件通过兼容的连接端口与主机装置电连接，例如主机计算机、交换中枢、网络路由器、开关盒，计算机I/O等。
这些协议的问题在于它们常常更改。结果，每次更改协议，一般就需要更新光纤组件中的数字诊断集成电路。所以，最好能提供一种能随标准的改变而容易更新的光纤收发信机组件。
因此，最好能补救先有技术所固有的前述和其它的不足。
因此，本发明的一个目的就是提供新的改进型的光收发机组件。
本发明的另一目的是提供具有改进型诊断集成电路的新的改进型的光收发机组件。
本发明的另一目的是提供一种能随标准的改变而容易地更新的新的改进型的光收发机组件。
本发明的另一目的是提供能改进光学组件的制造效率和制造能力的新的改进型的光收发机组件。
本发明的又一目的是提供光收发机组件的新的和改进的使用方法。
发明内容
简要地说，按照本发明的优选实施例，为了达到本发明的目的，公开了具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件。光收发机包括电-光发送器和光-电接收器，它们各自连接到数字诊断集成电路上。提供一种双向2线控制接口，并且微控制器将数字诊断集成电路连接到所述控制接口上。下面将描述用于利用微控制器将改变和诊断功能包括到数字诊断集成电路中的各种方法。
本发明的目的是通过对具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件进行控制的一种方法来实现的，所述方法包括以下步骤提供连接到数字诊断集成电路的光收发机组件、控制接口和将数字诊断集成电路连接到控制接口的微控制器。所述方法还包括利用微控制器映象数字诊断集成电路中IC的地址以便改进IC的应用的步骤。
本发明目的还通过对具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件进行控制的另一种方法来实现，所述另一种方法包括以下步骤提供连接到数字诊断集成电路的光收发机组件、控制接口和将数字诊断集成电路连接到控制接口的微控制器。所述方法还包括利用微控制器将光收发机组件和光收发机组件中各部件的诊断功能加到数字诊断集成电路中的步骤。可以添加的诊断功能包括将数字诊断集成电路中的寄存器映象到不同的位置、添加标记、添加中断功能以及实行密码功能。由微控制器可以添加的另一功能包括将基于寄存器的接口改为实现指令型接口。
从以下结合附图对优选实施例的详细说明，本专业的技术人员对本发明的上述以及其它更多的具体目的和优点就可一目了然。附图包括图1是用于光纤组件的光收发机的简化方框图；以及图2是用于光学组件的可编程光收发机的简化方框图。
实现本发明的最佳方式现参阅图1，光收发机5的简化方框图示出通常在光纤组件中实现的功能。示出的光收发机5用来说明其功能，并非作为先有技术的装置。但应理解，光收发机5的功能可以在需要将光信号转换为电信号(或反之亦然)的其它类型的光电组件中实现。图1所示的收发信机代表了标准小波形因数8472(以下称为”SFF-8472”)，修订9.0数字诊断解决方案。但应理解在此实施例中示出SFF-8472仅是为了说明，其它标准也可使用。这些光纤组件通常设计成直至2.5Gbps的单模工作。而且，根据实施情况，这些组件通常利用直接调制的Fabry Perot(FP)或分布反馈(DFB)激光器在额定波长1300nm工作。
SFF-8472规范包括收发信机检测关键功率特性的能力，所述关键功率特性包括平均激光器二极管(发射)电流以及平均输入和输出的光功率。而且，符合SFF-8472的收发信机能够检测电源电压和收发信机温度，当系统暴露在极端的环境条件下时，收发信机的温度是特别重要的。
在图1中，光收发机5包括前置放大器12，后者电连接到能检测入射光13的光电检测器11上。入射光13可以是例如由光纤(未示出)等产生的光，其中，需要将光13转换成电信号。前置放大器12电连接到用作电流限制器的限流放大器10上。限流放大器10具有输出端”数据+”和”数据-”，它们可将电数据信号输出到关联的电子电路上(未示出)。将类似的电数据信号从关联的电子电路加到激光器驱动器16的输入端”数据+”和”数据-”。应理解，在标有”数据+”和”数据-”的输入端和输出端上的电信号是在各目的地之间传送的信号，且虽在此称为数据，但它包括能由光波传送的任何形式的信息。限流放大器10电连接到数字诊断集成电路(以下称为”DDIC”)14，例如，可以包括D51852或D51858集成电路芯片。DDIC14的工作将在下面作更详细的讨论。
DDIC14通过控制接口电连接到2线控制总线，下面将更详细地讨论所述控制接口。此外，DDIC14电连接到激光器驱动器16。激光器驱动器16电连接到发光器件17上，而发光器件17能将光19发射到例如光纤(未示出)或类似的光电元件上。而且，DDIC14通过控制接口电连接到数字电位器20上，且数字电位器20也电连接到激光器驱动器16上。但应理解，数字电位器20是任选的，将其包括在此实施例中是为了进行说明。如前所述，激光器驱动器16在电输入端”数据+”和”数据-”接收来自关联电子电路的电数据信号。
控制接口能够提供与光放大器的通信通路。已经研究出用于有效的IC间控制的简单的双向2线总线形式的控制接口。目前，控制接口总线包括例如150多个CMOS以及与双极控制接口总线兼容的类型，以便在智能控制装置(例如微控制器)、通用电路(例如LCD驱动器、远程I/O端口、存储器)以及面向应用的电路(例如用于无线电和视频系统的数字调谐和信号处理电路)之间实现通信功能。与控制接口兼容的器件通常包括芯片上的接口，可以通过控制接口直接互相通信。这种设计概念基本上解决了设计数字控制电路时遇到的许多接口问题。
DDIC14利用IC(例如寄存器、控制芯片、光监控芯片等)为光收发机5提供增强的数字诊断能力，使终端用户能远程监控关键的组件参数，确保在所需的工作范围内系统的兼容性及其工作。有了标准的组件识别信息，DDIC14就可以进行增强诊断，监控以下参数激光器情况、光功率、内部温度以及电源电压。数据可以不断更新，以向用户提供组件情况和链路稳定性的实时更新。DDIC14中所包括的光监控芯片可在标准小波形因数可插式(以下称为”SFP”)电接口上提供完全的增强诊断能力。IC的小尺寸使它们对于非常密集的封装应用，例如在SFP组件中的应用非常理想。
而且，每个组件中的数字诊断能力提供了识别系统上每个光学组件的能力。例如，存储供货商信息的芯片能使客户和终端用户识别供货商并确认其为合格的货源。具体地说，具体公司的信息可以存储在识别公司的寄存器上。而且，寄存器可以存储产品信息，这样用户可以查询所述器件，以确定所述器件确实符合所需的应用。
DDIC14还可以具有使用户可以检查光学部件性能的增强诊断能力特性。例如，在寄存器中可进行提示和报警设定，如果参数超过预定水平，寄存器则自动提示用户。这类参数之一就是激光器偏置电流。如果激光器偏置电流特别高，可能意味着激光器即将寿命终止。另一个这类参数是内部组件温度。如果内部组件温度过高，可能意味着系统中的环境温度已超过规定的极限。还有另一个参数是激光器的输出功率。如果输出功率太高，可能表示激光器的安全一致性有危险。另一个参数是电源电压电平。如果电源电压电平太低，则组件性能会不可靠。
现参阅图2，图2示出用来在光纤组件中以及向数字诊断IC提供电子控制功能的改进型光收发机的示意图。图2示出的收发信机7用于类似于图1所示(即光收发机5)的标准SFF-8472，修订9.0数字诊断解决方案。但应理解，在此实施例中所示的标准仅是为了说明，其它标准也可使用。应当指出，在图2中执行与图1所示部件类似的功能的部件，通过在每个元件编号前都加了1来标记。
在图2中，前置放大器112电连接到能检测入射光113的光电检测器111上。入射光113可以例如由光纤(未示出)等产生，其中需要将光113转换成电信号。前置放大器112电连接到用作电流限制器的限流放大器110上。限流放大器110具有输出端”数据+”和”数据-”，它们可将电数据信号输出到关联的电子电路上(未示出)。而且，限流放大器110电连接到数字诊断集成电路(以下称为”DDIC”)114，例如，可包括D51852和D51858集成电路芯片。
DDIC114电连接到微控制器112和激光器驱动器116。激光器驱动器116电连接到发光器件117上，而发光器件117能将光119发射到例如光纤(未示出)或类似的光电元件上。微控制器112电连接到控制接口和数字电位器120上，且数字电位器120也电连接到激光器驱动器116上。此处应理解，微控制器112例如可包括任何众所周知的微处理器或能够存储程序、提供控制信号并可用远程产生的控制信号加以控制的类似装置。一般来说，数字电位器120或类似的控制装置，用来控制加到发光器件117上的驱动电流，且最好在发光器件117的寿命期间能确保有恒定的驱动。应理解，数字电位器120是可任选的，将其包括在此实施例中是为了进行说明。激光器驱动器116能在输入端”数据+”和”数据-”接收来自关联电子电路的电数据信号。如前所述，应理解，在标有”数据+”和”数据-”的输入端和输出端上的电信号是在各分开的目的地之间传送的信号，并且虽在此称为数据，但包括能由光波传送的任何形式的信息。
光收发机7中微控制器122的使用使得能够依照2线接口标准如SFF-8472来确定诊断IC的变化。具体地说，微控制器122使现有的数字诊断IC(例如包括在DDIC中的IC)可以因标准的修订而有效地升级而达到一致。例如，微控制器122可以用来映象控制接口的地址，以便更好地利用DDIC中的IC。而且，微控制器122可以用来通过更新到标准而确定寻址要求的变化，而无需等待适当地确定的DDIC。
此外，微控制器122可允许诊断功能与特定要求相关。而且，微控制器122可用来中断来自控制接口的数据流，以改变从控制接口所测量的收发信机7的性能。微控制器122的其它用途包括(但不限于)利用微控制器122将诊断IC中的寄存器映象到其它位置；把标志和中断功能添加到收发信机7；实现密码功能；和/或改变基于寄存器的接口以实现指令型接口。这样，微控制器122使光收发机7可以与标准的修订无关地工作。
以上公开了具有改进型数字诊断集成电路的新的改进型光学组件。新的改进型光学组件易于随标准的改变而升级且显著地改进了光电组件的制造效率和制造能力。而且，公开了新的光学组件的新的改进的用途。
对于在此文中为作说明所选的实施例的各种各样的变化和修改，本专业的技术人员都很容易想到。只要这些变化和修改不背离本发明的精神，它们均应包括在本发明的范围之内，本发明的范围仅应通过对以下的权利要求书作出公正的诠释来判定。
已用清晰简明的词语对本发明作了充分的说明，能使本专业的技术人员理解和实施本发明，本发明的权利要求如权利要求书中所述。
权利要求
1.一种具有改进型数字诊断集成电路的光电组件，它包括光收发机，它包括电-光发送器和光-电接收器，它们各自连接到数字诊断集成电路上；控制接口；以及微控制器，它将所述数字诊断集成电路连接到所述控制接口。
2.如权利要求1所述的具有改进型数字诊断集成电路的光电组件，其中所述电-光发送器包括通过驱动器电路连接到数据输入端的光产生器件，所述驱动器电路连接到所述数字诊断集成电路。
3.如权利要求2所述的具有改进型数字诊断集成电路的光电组件，其中所述光产生器件是激光器而所述驱动器电路是激光器驱动器。
4.如权利要求3所述的具有改进型数字诊断集成电路的光电组件，其中还包括数字电位器，所述数字电位器的输出端连接到所述激光器驱动器而其控制端子连接到所述微控制器。
5.如权利要求1所述的具有改进型数字诊断集成电路的光电组件，其中所述电-光接收器包括连接到前置放大器的光电检测器，所述前置放大器通过限流放大器连接到数据输出端，且所述限流放大器连接到所述数字诊断集成电路。
6.如权利要求1所述的具有改进型数字诊断集成电路的光电组件，其中所述控制接口包括双向2线总线，用于所述数字诊断集成电路的IC间控制。
7.一种控制具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件的方法，所述方法包括以下步骤提供连接到数字诊断集成电路的光收发机组件、控制接口和将所述数字诊断集成电路连接到所述控制接口的微控制器；以及利用所述微控制器映象所述数字诊断集成电路中IC的地址以改进IC的利用。
8.如权利要求7所述的方法，其中包括以下附加步骤利用所述微控制器来改变寻址要求，以便遵守通过更新到正在使用的标准而作出的寻址要求的变化，而无需改变所述数字诊断集成电路。
8.一种控制具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件的方法，所述方法包括以下步骤提供连接到数字诊断集成电路的光收发机组件、控制接口和将所述数字诊断集成电路连接到所述控制接口的微控制器；以及利用所述微控制器添加所述光收发机组件和所述光收发机组件中各部件的诊断功能。
9.如权利要求8所述的方法，其中利用所述微控制器添加诊断功能的所述步骤包括以下各项中的至少一项将所述数字诊断集成电路中的寄存器映象到不同的位置、添加标志、添加中断功能、以及实现密码功能。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述控制接口是基于寄存器的接口，以及利用所述微控制器添加诊断功能的所述步骤包括改变所述基于寄存器的接口以实现指令型接口。
全文摘要
公开了具有改进型数字诊断集成电路的光收发机组件。光收发机包括电－光发送器和光－电接收器，它们各自连接到数字诊断集成电路上。提供双向2线控制接口，微控制器将数字诊断集成电路连接到所述控制接口。描述了利用微控制器将改变或诊断功能包括到数字诊断集成电路中的各种方法。
文档编号H04B10/24GK1711706SQ200380103430
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年11月20日
发明者P·J·爱德华兹, C·S·乔伊纳, O·W·诺思拉普 申请人:布克哈姆技术公共有限公司