专利名称：650nm塑料光纤传输系统的光网卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络设备，尤其是一种光网络的用户终端设备，也就是通常俗称的“最后一公里”用户终端设备。
背景技术：
现有主干线上的石英光纤网络信息在接入用户终端时必须经光/电、电/光变换，这种换转过程不但影响传输速度，而且导致信号衰减、信息失真，易受外界干扰，还易出现信息被盗。
为了改变现有信息传输上的上述缺陷，一种全光网络正在研究中，全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，成为下一代高速(超高速)宽带网络的首选。
发明内容
本发明的目的就是为全光网络提供一种使用在计算机终端，利用塑料光纤与Internet网进行互连的650nm塑料光纤传输系统的光网卡。
本发明主要由IP100A主控芯片、与IP100A主控芯片连接的总线宽度为32位的PCI接口电路、电压转换电路、供电电压为+3.3的光纤模块接口电路、EEPROM存储器、指示数据接收和发送的指示灯电路、为主控芯片提供时钟源的25MHz晶振电路组成。
主控芯片是以太网介质接入控制器芯片IP100A。IP100A是一个低功耗、高性能的CMOS芯片，它具有符合IEEE802.3u标准的全部物理层功能，主要包括收发DMA逻辑控制电路、分别为2K字节的收发先入先出存储区、介质接入控制模块等核心单元。
本发明是32位PCI总线插槽中、用于收发不同的信息帧，以实现数据通讯的集成电路卡。本发明为塑料光纤系统集成全光网络中的一个组成部件，用于将计算机终端连接到全光网系统，并获得100Mbps的信息传送速率，并可实现塑料光纤全光网系统与公用信息网的互通，从而进行全程全光网的光通信。
电压转换电路包括+5V电压电源转+3.3V电压电源电路和+3.3V电压电源转+2.5V电压电源电路。
在+5V电压输出端和+3.3V电压输出端分别设置滤波模拟电源电路和数字电源电路。
上述电源系统的+5V电源取自PCI总线，然后由该电源变换出+3.3V，再由+3.3V电源变换出+2.5V电源，经滤波后分别作为模拟电源和数字电源，接在主控芯片的相应引脚上。
PCI总线宽度为32位，是本发明是与计算机数据交换的接口，本发明的+5V电源取自于PCI总线上的+5V电压。
光网卡中还设有与主控芯片连接的BOOTROM存储器，BOOTROM存储器连接在+3.3V输出电压上。外接串行非易失EEPROM 93C46来存储相关信息，例如结点地址(MAC地址)、系统ID，缺省设置等等。在系统复位时，主控芯片就会从EEPROM中读取相关信息并存入相应的寄存器中。BOOTROM主要应用于无盘工作站中，当主控芯片复位时，其驱动程序装载到BOOTROM中。在暂不使用时，也不予以焊接。
本发明的25MHz晶振电路连接在IP100A主控芯片的脚31和脚32上。输入端XTAL1连接在IP100A主控芯片的脚32上，输出端XTAL2连接在IP100A主控芯片的脚31上。为主控芯片提供时钟源，为外接25MHz的晶振，并配以相应的电容。外接晶振与内部电路形成振荡回路，给主控芯片提供时钟。
上述光纤模块接口的供电电路经滤波电路与PCI接口的+5V电源电压输出端连接，电压转换电路的+5V电源输入端连接在PCI接口的A面脚5、8、61、62和B面脚5、6、61、62上；EEPROM存储器的脚6、8与PCI接口的+3.3V电压电源连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚28连接、脚2与IP100A主控芯片的脚17连接、脚3与IP100A主控芯片的脚18连接、脚4与IP100A主控芯片的脚22连接、脚5接地；BOOTROM存储器的脚3、7、8与PCI接口的+3.3V电压电源输出端连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚27连接，脚2与IP100A主控芯片的脚22连接，脚4接地，脚5与IP100A主控芯片的脚18连接，脚6与IP100A主控芯片的脚17连接；指示数据接收和发送的指示灯电路包括一个LED发光二极管和电阻先串后并的电路组成，两个LED发光二极管LED1、LED2分别并联在PCI接口的+3.3V电源电压输出端，与发光二极管LED1串联的电阻R1连接在IP100A主控芯片的脚21上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚16上。
本发明IP100A主控芯片是整个系统的控制中心，PCI接口是光网卡与计算机数据交换的接口，光网卡的+5V电源取自于PCI总线上的+5V电压，由于使用了+5V供电的光转换模块，其输出和接收的电平是0～5V；而主控制器的供电电源是+2.5V/+3.3V，故将电压转换为0～3V的信号电平，本发明外接串行非易失EEPROM 93C46来存储相关信息，例如结点地址(MAC地址)、系统ID，缺省设置等等。在系统复位时，主控芯片就会从EEPROM中读取相关信息并存入相应的寄存器中，BOOTROM主要应用于无盘工作站中，当主控芯片复位时，其驱动程序装载到BOOTROM中，晶振电路为IP100A主控芯片提供时钟源，+5V电源取自PCI总线，然后由该电源变换出+3.3V，再由+3.3V电源变换出+2.5V电源，经滤波后分别作为模拟电源和数字电源，接在主控芯片的相应引脚上，取自PCI上的+5V电源经过滤波后作为光纤模块的供电电源。将来自PCI的并行数据，转换成串行数据，并直接以光信号的形式往外传递，也可以将来自于塑料光纤的光信号转变为计算机可以处理的并行信号，通过PCI总线送交计算机处理。
本发明是全光网络中的关键器件，借助它可以广域地互连不同的光子网，为高速接入网实现“光纤到桌面”全光传输，提供了一种既能满足技术要求，又能降低成本的新一代短距离、高宽带网络传输系统，具有重要的应用价值。本发明使用在计算机终端，利用塑料光纤与Ethernet网进行互连。它具有通用网卡的各种特性，发挥PIC总线的优良特性并采用总线主控的工作方式。遵循高级配置和电源接口中(ACPI)特性，通过硬件和操作系统提供支持系统的电源管理功能。1/0接口为650nm塑料光纤(POF)光接口。可以广泛应用在信息网络布线、工业控制总线、车(机、舰)载通信布线、军事保密系统布线等领域。
本发明的IP100A主控芯片为一个单片、全双工、10M/100M自适应以太MAC+PHY，符合IEEE802.3协议，适应100BASE-TX/100BASE-FX/10BASE-T，并具有32位PCI接口，该芯片具有128引脚PQFP封装。
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的电路原理图之一；图3为本发明的电路原理图之二；图4为本发明的电路原理图之三；图5为本发明的电路原理图之四。
具体实施例如图1所示，本发明的工作过程简述如下网卡收到总线传输来的数据，网卡内的单片程序先接收数据帧头包含的目的MAC地址，根据主机上的网卡驱动程序设置的接收模式判断是否予以接收，判断该接收就在接收后产生中断信号通知CPU，CPU得到中断信号产生中断，操作系统就根据网卡驱动程序中设置的网卡中断程序地址调用驱动程序接收该帧数据，认为不该接收就丢弃不管，所以就区分开了不用地址的用户，从而将网络上的数据传送到应该传到的计算机终端。数据的发送原理于接收基本相同，在发送数据帧时，同时包含了将要送到的目的地址，经过网卡发布到以太网上，只有与目的地址完全相同的终端用户才能接收到数据帧。
各部分功能1、TxFIFOIP100A提供了在MAC与数据发送缓存器之间的2K字节的存储空间，当TxDMA逻辑电路确定TxFIFO有足够的空间时，就将发送的数据送到TxFIFO中，发送门限寄存器会自动确定何时将TxFIFO中的数据发送出去。
2、TxDMA逻辑IP100A支持多帧、多段(multi-fragment)数据的集中处理，TxDMA逻辑负责将这些数据送到TxFIFO，此外TxDMA还同时监测TxFIFO中的剩余空间的大小，并能据此决定何时向TxDMA逻辑提出发送请求。
3、RxFIFOIP100A提供了在MAC与数据接收缓存器之间的2K字节的存储空间，根据RxDMA门限值及剩余空间的大小，确定接收多少字节的帧数据放到RxFIFO，然后，RxDMA逻辑即可允许开始数据传送。
4、RxDMA逻辑IP100A支持多帧、多段(multi-fragment)数据的分散处理，表征帧数据的描述符由主机在系统存储器中建立链接关系。RxDMA逻辑负责将这些数据从RxFIFO送到主机存储器中。，此外TxDMA还同时监测RxFIFO中的剩余空间的大小，当接收了若干字节的数据后，接收的数据帧是“可见的”。
5、EEPEOM接口IP100A外部的串行EEPROM用于存储节点地址、系统ID、缺省的配置项的设置值等，作为系统复位后初始化的一部分，IP100A会通过接口电路从EEPROM中读出初始化信息，送到主机的控制寄存器。此外，IP100A支持向串行EEPROM芯片93LC46和93LC56等读写数据。通过EEOP脚的电平设置，可以选择外部EEPROM。
6、PCI接口PCI接口总线运行的有关协议和各种信号，可以保证IP100A在PCI总线上运行。PCI总线也对DMA接口的管理和主机对IP100A内各寄存器的访问。PCI总线接口模块可以任意接受TxDMA逻辑电路及RxDMA逻辑电路的操作请求。此外，PCI接口还负责管理对主机的中断产生。
7、光纤收发接口及工作状态指示电路以TOSHIBA公司的光纤收发模块TODX2402为主组成，构成物理层上的数据输入/输出通道，将双向数据连接到介质转换芯片IP100A的RXN/RXP，TXN/TXP，等4个I/O脚，独立实现光信号的收发交换。
收发通道的工作状态，由两个LED分别加以实时指示当有光纤插入时，指示灯点亮；当有数据收发时，指示灯闪亮。
8、供电电路电压转换电路包括+5V直流电压转+3.3V直流电压的DC-DC变换电路。变换出的+3.3V主要是供给网卡上各种芯片和光纤接口电路之用。
本发明的电压转换电路包括+5V电压电源转+3.3V电压电源电路和+3.3V电压电源转+2.5V电压电源电路，在+5V电压输出端和+3.3V电压输出端分别设置滤波模拟电源电路和数字电源电路。
IP100A主控芯片为一个单片、全双工、10M/100M自适应以太MAC+PHY，符合IEEE802.3协议，适应100BASE-TX/100BASE-FX/10BASE-T，并具有32位PCI接口，该芯片具有128引脚PQFP封装。
光纤模块接口的供电电路经滤波电路与PCI接口的+5V电源电压输出端连接，电压转换电路的+5V电源输入端连接在PCI接口的A面脚5、8、61、62和B面脚56、61、62上。
EEPROM存储器的脚6、8与PCI接口的+3.3V电压电源连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚28连接、脚2与IP100A主控芯片的脚17连接、脚3与IP100A主控芯片的脚18连接、脚4与IP100A主控芯片的脚22连接、脚5接地。
BOOTROM存储器的脚3、7、8与PCI接口的+3.3V电压电源输出端连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚27连接，脚2与IP100A主控芯片的脚22连接，脚4接地，脚5与IP100A主控芯片的脚18连接，脚6与IP100A主控芯片的脚17连接。
指示数据接收和发送的指示灯电路包括一个LED发光二极管和电阻先串后并的电路组成，两个LED发光二极管LED1、LED2分别并联在PCI接口的+3.3V电源电压输出端，与发光二极管LED1串联的电阻R1连接在IP100A主控芯片的脚21上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚16上。
25MHz晶振电路输入端XTAL1连接在IP100A主控芯片的脚32上，输出端XTAL2连接在IP100A主控芯片的脚31上。
权利要求
1.650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于主要由IP100A主控芯片、与IP100A主控芯片连接的总线宽度为32位的PCI接口电路、电压转换电路、供电电压为+3.3的光纤模块接口电路、EEPROM存储器、指示数据接收和发送的指示灯电路、为主控芯片提供时钟源的25MHz晶振电路组成。
2.根据权利要求1所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于电压转换电路包括+5V电压电源转+3.3V电压电源电路和+3.3V电压电源转+2.5V电压电源电路。
3.根据权利要求2所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于在+5V电压输出端和+3.3V电压输出端分别设置滤波模拟电源电路和数字电源电路。
4.根据权利要求1所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于光网卡中还设有与主控芯片连接的BOOTROM存储器，BOOTROM存储器连接在+3.3V输出电压上。
5.根据权利要求1所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于25MHz晶振电路连接在IP100A主控芯片的脚31和脚32上。
6.根据权利要求5所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于25MHz晶振电路输入端XTAL1连接在IP100A主控芯片的脚32上，输出端XTAL2连接在IP100A主控芯片的脚31上。
7.根据权利要求1所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于光纤模块接口的供电电路经滤波电路与PCI接口的+5V电源电压输出端连接，电压转换电路的+5V电源输入端连接在PCI接口的A面脚5、8、61、62和B面脚5、6、61、62上；EEPROM存储器的脚6、8与PCI接口的+3.3V电压电源连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚28连接、脚2与IP100A主控芯片的脚17连接、脚3与IP100A主控芯片的脚18连接、脚4与IP100A主控芯片的脚22连接、脚5接地；BOOTROM存储器的脚3、7、8与PCI接口的+3.3V电压电源输出端连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚27连接，脚2与IP100A主控芯片的脚22连接，脚4接地，脚5与IP100A主控芯片的脚18连接，脚6与IP100A主控芯片的脚17连接；指示数据接收和发送的指示灯电路包括一个LED发光二极管和电阻先串后并的电路组成，两个LED发光二极管LED1、LED2分别并联在PCI接口的+3.3V电源电压输出端，与发光二极管LED1串联的电阻R1连接在IP100A主控芯片的脚21上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚16上。
8.根据权利要求7所述650nm塑料光纤传输系统的光网卡，其特征在于IP100A主控芯片为一个单片、全双工、10M/100M自适应以太MAC+PHY，符合IEEE802.3协议，适应100BASE-TX/100BASE-FX/10BASE-T，并具有32位PCI接口，该芯片具有128引脚PQFP封装。
全文摘要
650nm塑料光纤传输系统的光网卡，涉及一种网络设备，尤其是一种光网络的用户终端设备，主要由总线宽度为32位的PCI接口、电压转换电路、供电电压为+3.3的光纤模块接口、EEPROM存储器、指示数据接收和发送的指示灯电路、为主控芯片提供时钟源的25MHz晶振电路及IP100A主控芯片组成。借助它可以广域地互连不同的光子网，为高速接入网实现“光纤到桌面”全光传输，提供了一种既能满足技术要求，又能降低成本的新一代短距离、高宽带网络传输系统，具有重要的应用价值。本发明使用在计算机终端，利用塑料光纤与Ethernet网进行互连。
文档编号H04B10/12GK1786870SQ20051012312
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者缪立山, 乔桂兰, 缪德俊, 徐蓉艳 申请人:江苏华山光电有限公司