以太网sfp电模块及实现同步以太网的方法
【专利摘要】本发明公开了一种以太网SFP电模块及实现同步以太网的方法，该模块包括以太网MII接口、PHY模块和MCU，接口中的TxDisable信号和本地时钟信号经第一2选1选择器连接PHY模块上的RefCLK信号输入引脚，PHY模块输出的RcvCLK信号和低电平信号经第二2选1选择器连接到接口中的Txfault信号引脚；MCU通过参考时钟控制信号CLKSEL0控制第一2选1控制器，选择将TxDisable引脚的输入信号或者选择本地时钟信号作为参考时钟输入信号；MCU通过恢复时钟控制信号CLKSEL1控制第二2选1控制器，选择在TxFault引脚输出线路恢复时钟，或者输出低电平。本发明，利用只与光模块相关的两个引脚，传递系统时钟给模块作为PHY参考时钟，传递PHY提取的线路时钟给系统作为系统锁相环参考源，实现了以太网SFP电模块的同步化处理。
【专利说明】以太网SFP电模块及实现同步以太网的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及同步以太网，具体涉及以太网SFP电模块及实现同步以太网的方法。【背景技术】
[0002]SFP (SMALL FORM PLUGGABLE)模块作为一种可热插拔小封装模块，其作用是实现光信号与电信号的相互转换，在电信和数据通讯领域得到了广泛应用。
[0003]SFP模块由一个竞争厂商之间的多边协议(MSA)进行规范,只能实现光信号和电信号的简单相互转换，不涉及编码转换。但是随着以太网标准在电信领域的逐渐普及，在遵循MSA标准的基础上，很多模块厂商开始推出一种所谓“以太网SFP电模块”，即将以太网标准定义的实现物理层功能的芯片(PHY)内置于SFP电模块印刷电路板电路中，以减少对设备主系统的电路板空间的占用，同时实现灵活更换、速率升级或更换传输介质的目的。PHY(Physical,物理层)根据以太网标准(IEEE802.3x)定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。系统设备上的MAC (Medium Access Control,介质访问控制层)根据以太网标准(IEEE802.3x)定义，提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。MAC 和 PHY 之间通过 SGMII (Serial Gigabit Media Independent Interface,串行千兆媒介无关接口)以太网串行差分总线信号进行通信。
[0004]这种以太网SFP电模块的构造和应用场景如图1所示，印刷电路板电路主要实现SGMII总线和线缆信号之间的编码转换，实现电路如图2所示。
[0005]图2所示以太网SFP电模块中，左侧接口信号为业界熟知的MSA标准(INF-8074i)SFP连接器接口信号，其中RD土和TD土为模块与系统设备接口的SGMII差分串行总线信号；右侧接口中插座RJ45上的RX和TX信号为以太网线缆信号，以太网SFP电模块的功能就是完成SGMII总线信号到以太网线缆信号的编码转换。PHY芯片采用内部时钟振荡源(OSC)作为其参考工作时钟(RefCLK)输入。虽然TD土信号内含有系统设备的时钟信息，但PHY在完成从TD土信号解码到插座信号TX重新编码的转变过程中，同时也将原本含有系统设备时钟信息的信号TD土转变成了只含内部时钟振荡源(OSC)时钟信息的线缆信号TX，丢失了系统设备时钟信息，这就违背了同步以太网的原则；另一方向上，PHY在完成从插座信号RX解码到RD土信号重新编码的转变过程中，同时也将含有线路时钟信息的信号RX转变成了只含内部时钟振荡源(OSC)时钟信息的信号RD土，丢失了线缆信号的时钟信息，这也违背了同步以太网的上下游设备频率同步的原则。
[0006]在电信领域中，很多应用场合都要求相互连接的上下游设备之间能达到频率同步，并且，使用太网标准进行电信传输时，通常也要求实现频率同步，满足这样条件的以太网被称为同步以太网，它要求系统设备发出的线缆信号频率必须同步于系统设备的时钟，同时系统设备也具备(可选择地)频率同步于线缆信号时钟信息的能力，根据应用场合可实现两者之一或者全部实现。
[0007]综上所述，现有的以太网SFP电模块由于采用内部时钟振荡源供给PHY芯片作为其参考工作时钟，而且线缆信号所含的时钟信息也无法上传给系统，导致时钟信息的传递被割断。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是解决以太网SFP电模块线缆信号所含的时钟信息也无法上传给系统的问题。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种以太网SFP电模块，包括以太网MII接口、PHY模块和MCU，所述以太网MII接口中的TxDisable信号和本地时钟信号经第一 2选I选择器连接所述PHY模块上的RefCLK信号输入引脚，所述PHY模块PHY模块输出的RcvCLK信号和低电平信号经第二 2选I选择器连接到所述以太网MII接口中的Txfault信号引脚；所述MCU通过参考时钟控制信号CLKSELO控制第一 2选I控制器，选择将TxDisable引脚的输入信号或者选择本地时钟信号作为参考时钟输入信号；恢复时钟控制信号CLKSEL1控制第二 2选I控制器，选择在TxFault引脚输出线路恢复时钟，或者输出低电平。
[0010]在上述以太网SFP电模块中，所述PHY模块的连接丢失信号经所述MCU输出到所述以太网MII接口中的LOS引脚，根据所述连接丢失信号，所述MCU控制所述PHY模块硬件复位和重新初始化。
[0011]在上述以太网SFP电模块中，所述以太网MII接口中的MOD-DEFl和M0D-DEF2弓I脚传递串行通信12C接口信号。
[0012]在上述以太网SFP电模块中，根据12C接口信号的总线地址、寄存器地址和接头类型确定当前SFP模块的类型，当I2C接口信号的总线地址为AOh、寄存器地址为2时、接头类型为00时，当前SFP模块为以太网SFP电模块；当I2C接口信号的总线地址为AOh、寄存器地址为2时、接头类型为07时，当前SFP模块为传统SFP光模块。
[0013]在上述以太网SFP电模块中，通过I2C接口信号的总线地址A2h和寄存器地址250设置所述PHY模块硬件复位，写00触发硬件复位，复位完后自动恢复为01。
[0014]在上述以太网SFP电模块中，通过I2C接口信号的总线地址A2h和寄存器地址250设置所述PHY模块的初始化，写00触发模块初始化，复位完后自动恢复为01。
[0015]本发明还提供了一种利用上述的以太网SFP电模块实现同步以太网的方法，包括以下步骤:
[0016]利用MCU输出参考时钟控制信号CLKSELO控制第一 2选I控制器，选择将TxDisable引脚的输入信号或者选择本地时钟信号作为参考时钟输入信号；
[0017]利用MCU输出恢复时钟控制信号CLKSEL1控制第二 2选I控制器，选择在TxFault弓丨脚输出线路恢复时钟，或者输出低电平。
[0018]在上述方法中，以太网SFP电模块模块上电缺省设置为使用本地时钟信号，恢复时钟输出低电平。
[0019]本发明，在已有的MSA标准的SFP连接器接口信号中，利用只与光模块相关的两个引脚，传递系统时钟给模块作为PHY参考时钟，传递PHY提取的线路时钟给系统作为系统锁相环参考源，实现了以太网SFP电模块的同步化处理，解决以前使用此类模块不支持同步以太网的缺点，同时保持模块的兼容性和稳定性。【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有以太网SFP电模块构造及应用场景示意图；
[0021]图2为现有以太网SFP电模块实现电路图；
[0022]图3为本发明提供的以太网SFP电模块实现电路图。
【具体实施方式】
[0023]要实现同步以太网，以太网SFP电模块需要占用MSA标准SFP光模块的两个引脚，用于提供系统参考时钟和提取线路恢复时钟；同时，PHY模块的LINKD0WN (连接丢失)信号需要能以硬件引脚信号的形式输出，从而兼容标准MSA的SFP光模块；另外，还要考虑兼容大多数已经在网运行的老系统，使其在使用同步化处理后的以太网SFP电模块时，不需要改变电路板，只需升级软件(包括可编程逻辑)就可以实现对同步以太网的支持。
[0024]为此，本发明提供了一种以太网SFP电模块，利用MSA标准定义的两个引脚TxDisable和Txfault实现了同步以太网要求的两个方向上的时钟信息的传递,使得系统设备在使用以太网SFP电模块时不至于造成时钟信息传递的中断。
[0025]下面结合附图对本发明做出详细的说明。
[0026]如图3所示，本发明提供的以太网SFP电模块包括以太网MII接口和PHY模块，前面提到的TxDisable和Txfault引脚以及输出LINKD0WN信号的LOS引脚设置在以太网MII
接口上。
[0027]与现有技术相同，PHY模块通过变压器连接RJ45接口，以实现与以太网的连接，以太网MII接口中的数据收发信号TD +,TD 一、RD +和RD —分别相应地连接到PHY模块上，以实现数据传输功能。
[0028]以太网SFP电模块上设有微控制单元(MCU)，以太网MII接口中的TxDisable信号和本地晶振时钟振荡源(OSC)输出的本地时钟信号经第一 2选I选择器连接到PHY模块上的RefCLK信号输入引脚，PHY模块输出的RcvCLK信号和低电平信号经第二 2选I选择器连接到以太网MII接口中的Txfault信号引脚。
[0029]MCU输出的PHY参考时钟控制信号CLKSELO控制第一 2选I控制器，选择将TxDisable引脚的输入信号作为参考时钟输入信号,或者选择本地时钟信号作为参考时钟输入信号。MCU输出的恢复时钟控制信号CLKSEL1控制第二 2选I控制器，选择在TxFault弓丨脚输出线路恢复时钟，或者输出低电平。
[0030]以太网MII接口中的MOD-DEFl和M0D-DEF2为MSA标准(INF_8074i)定义的串行通信I2C接口信号，通过I2C接口信号实现以下功能:
[0031 ] (I)识别模块类型是SFP光模块还是SFP电模块，兼容SFF-8472标准定义；
[0032](2)透过单片机MCU选择使用本地信号或外部时钟信号作为PHY模块的参考时钟，也可以控制线路恢复时钟输出与否。模块上电缺省设置为使用本地时钟信号，恢复时钟输出低电平，以兼容不需要同步以太网的老系统和无法提供系统参考时钟的老系统；
[0033](3)透过单片机MCU实现PHY模块的硬件复位和重新初始化。当参考时钟由模块外部供给时，时钟行为不可预知，异常的时钟行会使PHY模块功能紊乱，此时需要对PHY模块进行硬件复位和初始化干预，以提高模块的稳定性；[0034]表1中为本发明中以太网SFP电模块与传统SFP光模块的主要功能差别引脚的描述。
[0035]表1:
[0036]
【权利要求】
1.以太网SFP电模块，包括以太网MII接口和PHY模块，其特征在于，还包括MCU， 所述以太网MII接口中的TxDisable信号和本地时钟信号经第一 2选I选择器连接所述PHY模块上的RefCLK信号输入引脚，所述PHY模块PHY模块输出的RcvCLK信号和低电平信号经第二 2选I选择器连接到所述以太网MII接口中的Txfault信号引脚； 所述MCU通过参考时钟控制信号CLKSELO控制第一 2选I控制器，选择将TxDisable引脚的输入信号或者选择本地时钟信号作为参考时钟输入信号；恢复时钟控制信号CLKSEL1控制第二 2选I控制器，选择在TxFault引脚输出线路恢复时钟，或者输出低电平。
2.如权利要求1所述的以太网SFP电模块，其特征在于，所述PHY模块的连接丢失信号经所述MCU输出到所述以太网MII接口中的LOS引脚，根据所述连接丢失信号，所述MCU控制所述PHY模块硬件复位和重新初始化。
3.如权利要求1所述的以太网SFP电模块，其特征在于，所述以太网MII接口中的MOD-DEFl和M0D-DEF2引脚传递串行通信I2C接口信号。
4.如权利要求3所述的以太网SFP电模块，其特征在于，根据I2C接口信号的总线地址、寄存器地址和接头类型确定当前SFP模块的类型，当I2C接口信号的总线地址为AOh、寄存器地址为2时、接头类型为00时，当前SFP模块为以太网SFP电模块；当I2C接口信号的总线地址为AOh、寄存器地址为2时、接头类型为07时，当前SFP模块为传统SFP光模块。
5.如权利要求3所述的以太网SFP电模块，其特征在于，通过I2C接口信号的总线地址A2h和寄存器地址250设置所述PHY模块硬件复位，写00触发硬件复位，复位完后自动恢复为01。
6.如权利要求3所述的以太网SFP电模块，其特征在于，通过I2C接口信号的总线地址A2h和寄存器地址250设置所述PHY模块的初始化，写00触发模块初始化，复位完后自动恢复为01。
7.利用如权利要求1一 6任一项所述的以太网SFP电模块实现同步以太网的方法，其特征在于，包括以下步骤: 利用MCU输出参考时钟控制信号CLKSELO控制第一 2选I控制器，选择将TxDisable引脚的输入信号或者选择本地时钟信号作为参考时钟输入信号； 利用MCU输出恢复时钟控制信号CLKSEL1控制第二 2选I控制器，选择在TxFault引脚输出线路恢复时钟，或者输出低电平。
8.如权利要求8所述的方法，其特征在于，以太网SFP电模块模块上电缺省设置为使用本地时钟信号,恢复时钟输出低电平。
【文档编号】H04L7/033GK103812566SQ201410074891
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】章灿辉, 朱冬艳, 计世荣, 吴海波 申请人:烽火通信科技股份有限公司