本实用新型涉及光通信网络领域中主要用于光电转换功能的且基于I2C接口访问的光模块性能的测试装置。
背景技术：
在现在的光通信网络中，作为重要器件之一的光收发一体模块（光模块）被广泛应用在同步光纤网络（SONET）、同步数字体系（SDH）、异步传输模式（ATM）、光纤分布数据接口（FDDI）以及快速以太网和千兆以太网等系统中。SFP、SFP+、XFP、QSFP+等光模块的物理尺寸都比较小，其宽度和高度一般在15mm左右，并且支持热插拔，在通信设备中使用较多，比如交换机等。I2C（Inter-Integrated）总线是一个通用的串行总线，可以在很多领域中应用。为了能够方便地获取光模块中的内部用户信息、调整光模块参数指标，通常在光模块的金手指上都预留有标准的I2C接口。I2C总线是连接微控制器及其外围设备的两线式串行总线，是一个双向的两线连续总线，由串行数据SDA线和串行时钟SCL线构成的，可以发送和接收数据。I2C总线有三种数据传输速率：标准模式，快速模式和高速模式。标准模式下可达100Kbps，快速模式下可达400Kbps，高速模式下可达3.4Mbps。所有的与之传输速度的模式都是兼容的。该总线有严格的时序要求，总线工作时，由串行时钟线SCL传送时钟脉冲，由串行数据线SDA传送数据。总线协议规定，各主节点进行通信时都要有起始、结束、发送（或者接收）数据和应答信号，这些信号都是通信过程中的基本单元。总线传送的每１帧数据均是１个字节，每当发送完１个字节后，接收节点就相应给出应答信号。该协议规定，在启动总线后的第１个字节的高７位是对从节点的寻址地址，第８位为方向读写操作位Ｒ/Ｗ（０表示主节点对从节点的写操作；１表示主节点对从节点的读操作），其余的字节为操作数据。I2C总线可以工作在主模式和从模式这两种模式。光模块的I2C接口是作为从模式来使用的。主模式是用I2CNDAT支持自动字节计数的模式。从模式是发送和接收操作都是由I2C模块自动控制的。I2C总线必须由主机（通常为微控制器）控制，主机产生串行时钟SCL控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平期间才能改变，SCL为高电平期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件；SCL线是高电平时，SDA线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA线拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。在SCL处于高电平期间，SDA保持状态稳定的数据才是有效数据，只有在SCL处于低电平状态时，SDA才允许状态切换。起始和停止条件一般由主机产生，总线在起始条件后被认为处于忙的状态，在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态。如果产生重复起始条件而不产生停止条件，总线会一直处于忙的状态，此时的起始条件和重复起始条件在功能上是一样的。
I2C总线在电子系统设计中是十分普遍的一种接口技术，大部分的通信设备，比如交换机、服务器等会通过I2C接口来读取或者写入光模块的内部信息，比如光模块的类型、生产商名称、条形码、版本号等。由于通信设备对光模块的I2C接口的操作过程存在一定的随意性，因此有必要设计一种基于I2C接口访问的光模块性能的测试装置，用以验证在通信设备对光模块的I2C接口进行异常操作的情况下，光模块的I2C功能是否能够正常地、快速地恢复。
技术实现要素：
本实用新型的目的是模拟通信设备对光模块的I2C接口进行异常操作的情况，提供一种方便快捷验证光模块的I2C功能是否能够正常地恢复，以测试光模块性能的装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种基于I2C接口访问的光模块性能的测试装置，包括：运行着上位机程序的PC机以及光模块I2C测试板，其特征在于：PC机通过USB数据线相连光模块I2C测试板，所述测试板上设有USB转I2C芯片，USB转I2C芯片通过I2C总线的SDA和SCL两条线连接微控制器MCU，在USB转I2C芯片和微控制器MCU之间传递信息，微控制器MCU通过I2C总线的SDA和SCL两条线连接金手指插槽，光模块通过金手指插槽接入测试板，微控制器MCU通过内置的已预先编写好的固件来识别PC机下发的指令，根据PC机指令类别模拟出通信设备对光模块的I2C接口的异常操作。通过微控制器MCU连接的触发告警灯，可以直观地显示光模块的I2C接口是否能够正常地从某种异常操作中恢复过来。本实用新型具有如下有益效果。
测试环境简单。本实用新型的测试环境只需一台运行着上位机程序的PC机、一根USB数据线、一块光模块I2C测试板即可搭建完成，整个装置的构造设计、搭建并不复杂，可以应用到实际的生产中。
测试范围广泛。本实用新型的I2C接口测试范围包含了目前大部分的光模块产品，比如SFP、SFP+、XFP、QSFP+等。该装置能够模拟出三十多种的I2C接口异常情况，并不局限于那几种特有的常规的异常操作，测试范围非常广。
测试操作便捷。本实用新型只需操作人员按照要求简单地操作PC机上的上位机程序界面，该装置即可自动地完成对光模块的I2C接口测试的一整套流程。在测试过程中有效地避开了各种人为的影响，减少了人工的测试工作量，提高了测试效率，且保证了所需的测试精度。
测试结果直观。本实用新型能够非常直观地显示光模块的I2C接口是否能够正常地从某种异常操作中恢复过来。如果告警灯发光以及上位机程序界面显示测试失败字样，则说明光模块的I2C接口测试没通过。其效果达到了预期要求。本实用新型解决了在生产光模块过程中因为无法通过模拟光模块的I2C接口的使用环境来评估基于I2C接口访问的光模块性能的问题。
附图说明
图1是本实用新型测试基于I2C接口访问的光模块性能的装置示意图。
图2是图1告警电路示意图。
图3是XFP光模块金手指上的I2C引脚定义图。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的实施例中，一种基于I2C接口访问的光模块性能的测试装置，该装置主要包括两大部分：运行着上位机程序的PC机以及光模块I2C测试板。PC机上运行有上位机程序，测试板上设有USB转I2C芯片、微控制器MCU、金手指插槽及告警灯等测试单元。光模块的I2C信号通过金手指插槽连通测试板，PC机通过USB数据线与测试板相连，然后通过上位机程序发送相应的指令来实现微控制器MCU对光模块的I2C接口的各种操作。测试板上的告警灯用来反映操作光模块的I2C接口的结果，当光模块的I2C接口无法响应微控制器MCU对I2C的读写操作时，告警检测电路会触发告警灯发光，指示光模块的I2C接口发生异常。PC机通过USB数据线与光模块I2C测试板相连，PC机与测试板进行通信，USB转I2C芯片与微控制器MCU之间的通信遵循I2C总线协议。通过测试板上的USB转I2C芯片，上位机程序可以给微控制器MCU发送各种指令，以启动测试板对光模块的I2C接口进行各种异常操作。光模块通过金手指插槽接入测试板，微控制器MCU通过内置的已预先编写好的固件来识别PC机下发的指令，然后根据指令类别，模拟出通信设备对光模块的I2C接口的异常操作。在某种异常操作的过程中，如果光模块的I2C接口的功能无法正常地恢复，那么微控制器MCU就会触发告警灯发光，这说明光模块的I2C接口无法处理这种异常情况，光模块性能测试失败，有待改进。这种光模块就不能正常地出货。
USB转I2C芯片通过I2C总线的SDA和SCL两条线连接微控制器MCU，微控制器MCU通过I2C总线的SDA和SCL两条线连接金手指插槽，USB转I2C芯片通过USB数据线连接PC机，并接收到由PC机下发的指令，然后通过I2C总线把指令转发送至微控制器MCU，微控制器MCU根据接收到的指令来对光模块的I2C接口进行各种的读写操作，光模块的I2C接口对这些操作进行响应并当发生异常时，微控制器MCU就会触发告警灯发光。USB转I2C芯片把指令转发送至微控制器MCU是通过I2C总线协议实现的，此时微控制器MCU的I2C工作在从模式。微控制器MCU识别接收到的指令，完成对光模块的I2C接口的各种操作是通过微控制器MCU内置的固件实现的，此时微控制器MCU的I2C工作在主模式。微控制器MCU通过内置的固件来模拟I2C时序，以实现I2C主机的功能。
I2C总线在传送数据过程中共有3种类型信号，一是起始信号，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，即开始传输数据；二是停止信号，在SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，则停止传输数据；三是应答信号，当接收数据的设备在接收到8bit数据后，便向发送数据的设备发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。微控制器MCU与光模块之间的通信是通过微控制器MCU模拟出各种异常的I2C时序来实现的。当微控制器MCU向光模块的I2C接口发出一个异常的操作之后，便等待光模块的I2C接口发出应答数据，如果收到的应答数据不正确，则可以判断出光模块的I2C接口不能从异常中恢复过来，此时微控制器MCU就会触发告警灯发光，以提示操作人员光模块性能测试没通过。
参阅图2。告警检测电路由串联在电源VCC与微控制器MCU的一个GPIO引脚之间串联电路上的串联电阻R和发光二极管组成。其中串联电阻R的阻值为100KΩ或者更大。所述的告警灯是LED灯。
参阅图3。以XFP光模块金手指为例，该XFP金手指共有图3所示定义的30个引脚。其中有9个地脚，21个信号脚，数据线SDA引脚位于11号，时钟线SCL引脚位于10号。微控制器MCU与光模块的数据通信就是通过SDA数据线、SCL时钟线这两根实现的，微控制器MCU作为I2C总线的主机，光模块作为I2C总线的从机，微控制器MCU就可以对光模块的I2C接口进行各种异常操作，并通过读取光模块的I2C接口返回的应答数据来判断光模块的I2C接口是否能够从异常情况中恢复，以此来评估光模块性能。
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。