一种多路光模块信息采集电路装置的制作方法

本实用新型涉及光通信技术领域，特别是涉及一种多路光模块信息采集电路装置。

背景技术：

光模块是进行光电和电光转换的光电子器件。光模块在线路传输中正变得越来越重要，目前，在局端机房等关键节点，部署大规模光模块阵列获得了广泛应用。为了保证通信链路的正常工作，通过实时监控光模块阵列的状态，能够及时发现传输线路中存在的问题，通过维护可以避免或者减小线路传输故障造成的损失。

PC机网管软件通过监控光模块信息，可以实时监测光模块的发射功率和接收光功率、温度、供电电压等信息。通过状态监测，网管软件能有效地排查和定位线路故障，方便维护工作，提高系统的可靠性和稳定性。

但是，目前还没有一种技术，能够可靠地实现多路光模块的信息采集，并将光模块的信息传输给上位机进行监控，这样不利于对光模块的日常维护。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种多路光模块信息采集电路装置，其能够可靠地实现多路光模块的信息采集，并将光模块的信息传输给上位机进行监控，有利于对光模块的日常维护，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种多路光模块信息采集电路装置，包括晶振、FPGA芯片、USB3.0控制器、多个光模块、串口芯片和上位机，其中：

FPGA芯片，分别与晶振、多个光模块、USB3.0控制器和串口芯片相连接；

USB3.0控制器，与上位机相连接；

串口芯片，与上位机相连接。

其中，晶振，用于为FPGA芯片提供时钟信号；

光模块，用于提供自身的状态监控信息给FPGA芯片；

FPGA芯片，用于接收每个光模块发来的自身的状态监控信息，然后发送给USB3.0控制器或者上位机；

USB3.0控制器，用于接收所述FPGA芯片发来的每个光模块自身的状态监控信息，然后转发给上位机；

串口芯片，用于接收FPGA芯片发来的每个光模块自身的状态监控信息，然后转发给上位机；

上位机，用于实时接收、存储以及显示串口芯片和USB3.0控制器发来的每个光模块自身的状态监控信息。

其中，所述FPGA芯片，通过两线串行接口与每个光模块连接；

所述FPGA芯片，通过GPIFⅡ接口以及UART接口，与USB3.0控制器芯片相连接。

其中，所述串口芯片，通过RS232接口与上位机相连接。

其中，上位机通过USB接口与USB3.0控制器相连接；

上位机，通过RS232接口与串口芯片相连接。

其中，还包括E2PROM，与USB3.0控制器相连接。

其中，所述USB3.0控制器芯片，通过I2C接口与E2PROM相连接。

其中，所述FPGA芯片包括：时钟控制电路、多个两线串行接口处理电路、USB控制器接口处理电路、串口处理电路、信息采集转发电路和BLOCK RAM电路，其中：

信息采集转发电路，分别与时钟控制电路、多个两线串行接口处理电路、USB控制器接口处理电路、串口处理电路和BLOCK RAM电路相连接。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种多路光模块信息采集电路装置，其能够可靠地实现多路光模块的信息采集，并将光模块的信息传输给上位机进行监控，有利于对光模块的日常维护，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，对于实用新型提供的多路光模块信息采集电路装置，其相对于现有技术，通过在FPGA中完成利用专用芯片才能实现的功能，能够实现工业相机图像信息的实时采集和传输，运行稳定、可靠、操作简单、维护方便，利用FPGA简化结构，节省成本，达到了设计要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种多路光模块信息采集电路装置的硬件及主要信号线连接示意图；

图2为本实用新型提供的一种多路光模块信息采集电路装置中FPGA内部功能模块的连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1、图2，本实用新型提供了一种多路光模块信息采集电路装置，包括晶振、FPGA(现场可编程门阵列)芯片、USB3.0控制器、多个光模块(例如1～N个线路光模块)、串口(例如COM接口)芯片和上位机(例如PC机)，其中：

FPGA芯片，分别与晶振、多个光模块、USB3.0控制器和串口芯片相连接；

USB3.0控制器，与上位机相连接；

串口芯片，与上位机相连接。

在本实用新型中，晶振，用于为FPGA芯片提供时钟信号，例如提供19.2MHz的高精度低抖动的时钟输入信号；

光模块，具体为线路光模块，主要实现光电信号转换，与FPGA通过两线串行接口相连，光模块用于提供自身的状态监控信息给FPGA芯片；

FPGA芯片，用于接收每个光模块发来的自身的状态监控信息，然后发送给USB3.0控制器或者上位机；也就是说，FPGA芯片。主要用于采集光模块的状态信息，完成两线串行接口和USB接口、串口之间数据的转换；

USB3.0控制器，用于接收所述FPGA芯片发来的每个光模块自身的状态监控信息，然后转发给上位机；USB控制器，主要完成USB接口协议的处理，通过GPIFⅡ接口以及UART接口连接FPGA，实现数据通信；

串口芯片，用于接收FPGA芯片发来的每个光模块自身的状态监控信息，然后转发给上位机(通过RS232接口)，即主要完成串口数据收发和电平转换。

上位机，用于实时接收、存储以及显示串口芯片和USB3.0控制器发来的每个光模块自身的状态监控信息。具体实现上，该上位机通过USB接口与USB3.0控制器相连接，通过RS232接口与串口芯片相连接，从而通过USB3.0控制器和串口芯片，上位机可以实现与FPGA之间的数据通信，完成对每个光模块的状态监控管理。

需要说明的是，通用串行总线(USB)是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于PC机和移动设备等信息通讯产品设备。USB 3.0理论上能达到5Gbps，比常见的480Mbps的USB 2.0快10倍，最新一代USB 3.1的传输速度可以达到10Gbit/s。

在本实用新型中，具体实现上，所述FPGA芯片，通过两线串行接口与每个光模块连接；

所述FPGA芯片，通过GPIFⅡ接口(并行通用可编程接口)以及UART(通用异步收发传输器)接口，与USB3.0控制器芯片相连接。

在本实用新型中，具体实现上，所述串口芯片，通过RS232接口与上位机(例如PC机)相连接。

在本实用新型中，具体实现上，上位机通过USB接口与USB3.0控制器相连接；

上位机，通过RS232接口与串口芯片相连接。

在本实用新型中，具体实现上，还包括E2PROM(即EEPROM，带电可擦可编程只读存储器)，与USB3.0控制器相连接，用于完成USB3.0控制器的启动配置。

具体实现上，所述USB3.0控制器芯片，通过I2C接口与E2PROM相连接。

在本实用新型中，具体实现上，所述FPGA芯片可以采用Xilinx(赛灵思)公司生产的型号为XC6VLX25T-FFG484的FPGA芯片。

在本实用新型中，具体实现上，所述USB3.0控制器可以采用Cypress(赛普拉斯)公司生产的型号为CYUSB3014的USB3.0控制器。

需要说明的是，对于本实用新型，FPGA芯片可以通过两线串行接口，来采集多个光模块的信息，采集的数据信息可以通过USB接口或者串口进一步发送给上位机，因此，本实用新型的设备使用灵活简便。上位机可以接收光模块的数据信息和发送控制指令(具体可以通过软件进行)，进行光纤的链路监控管理。

在本实用新型中，具体实现上，参见图2所示，所述FPGA芯片包括：时钟控制电路、多个两线串行接口处理电路(例如图2所示的1～N个)、USB控制器接口处理电路、串口处理电路、信息采集转发电路和BLOCK RAM(块随机存储器)电路，其中：

信息采集转发电路，分别与时钟控制电路、多个两线串行接口处理电路、USB控制器接口处理电路、串口处理电路和BLOCK RAM电路相连接。

具体实现上，时钟控制电路，用于输入19.2MHz时钟，然后输出给FPGA芯片作为内部工作时钟和串口工作时钟，以及输出可变时钟送给FPGA芯片外部连接的USB3.0控制器使用。

两线串行接口处理电路，用于接收光模块发来的自身的状态监控信息，然后转发给信息采集转发电路，也就是说，两线串行接口处理电路用于进行与光模块(具体为线路光模块)相连的两线数据的收发。

信息采集转发电路，用于接收两线串行接口处理电路发来的光模块的自身状态监控信息，然后转发给USB控制器接口处理电路以及串口处理电路；信息采集转发电路，具体可以实现多路两线串行接口数据和USB接口数据、串口数据之间的转换。

USB控制器接口处理电路，用于接收信息采集转发电路发来的光模块的自身状态监控信息，然后发送给USB3.0控制器。具体过程为：USB控制器接口处理电路通过GPIF II接口，把采样数据写入USB3.0控制器内部FIFO，同时在写完毕后，触发USB3.0控制器向上位机传输数据。USB控制器接口处理电路通过UART接口接收控制信息,可以实现对光模块的参数配置和串口通信速率的设置。

串口处理电路，用于接收所述信息采集转发电路发来的光模块的自身状态监控信息，然后发送给上位机，即实现串口数据的接收和发送。

BLOCK RAM电路，用于实时接收并存储所述信息采集转发电路发来的光模块的自身状态监控信息，即用于采集数据信息的存储。BLOCK RAM电路，通过调用FPGA内部IP核实现，采用双端口RAM方式，完成对存储数据的读取和写入。

对于本实用新型，具体实现上，时钟控制电路，通过调用FPGA内部IP核实现。输入19.2MHz时钟，利用锁相环、时钟倍频电路输出给FPGA芯片作为内部工作钟、可变USB输入工作时钟以及串口工作时钟。串口时钟可以选择为9.6KHz、38.4KHz、57.6KHz和115.2KHz。

对于本实用新型，具体实现上，两线串行接口处理电路，用于与光模块相连的两线数据的接收和发送，主要完成光模块的两线串行通信协议的解析。光模块存储区域分为A0h和A2h两个空间，A0h和A2h被作为两线串行接口的两个从地址进行使用。两个存储空间分别保存固定信息和与数字诊断监控功能相关的信息，以及可以作为存储空间写入数据。

对于本实用新型，具体实现上，USB控制器接口处理电路，可以通过GPIF II接口，把采样数据写入USB3.0控制器内部Slave FIFO，同时在写完后触发USB3.0控制器向PC机传输数据。USB3.0控制器作为FPGA的从机，由FPGA提供控制信号和数据信号，可进行相应数据控制和传输。通过UART接口接收控制信息,可以实现对监测光模块的参数配置和串口通信速率的设置。

对于本实用新型，具体实现上，串口处理电路，可以完成异步串行数据的收发，时钟速率可以选择为9.6KHz、38.4KHz、57.6KHz和115.2KHz。电路完成异步串口通信协议，在发送方向将采集的光模块状态信息通过异步串口通信协议进行发送。利用19.2MHz时钟从接收的异步串行数据中提取恢复时钟，读取光模块控制指令。

对于本实用新型，具体实现上，信息采集转发电路，可以实现多路两线串行接口数据和USB接口数据、串口数据之间的采集和转发。信息采集转发电路将采集的多路线路光模块的数据以256字节为单位进行保存，每个监控参数包含两个字节。采集信息主要包括温度、供电电压以及发射光功率和接收光功率等数据，还包括阈值门限值、动态更新的采样结果和告警标志位等数据诊断监控信息。

基于以上技术方案可知，对于本实用新型提供的一种多路光模块信息采集电路装置，可用于多路光模块的信息采集，并可以利用USB接口或串口上传至上位机，从而由上位机进行有效监控。本实用新型能够降低产品设计和维护成本，节省了存储资源，稳定性好。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种多路光模块信息采集电路装置，其能够可靠地实现多路光模块的信息采集，并将光模块的信息传输给上位机进行监控，有利于对光模块的日常维护，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，对于实用新型提供的多路光模块信息采集电路装置，其相对于现有技术，通过在FPGA中完成利用专用芯片才能实现的功能，能够实现工业相机图像信息的实时采集和传输，运行稳定、可靠、操作简单、维护方便，利用FPGA简化结构，节省成本，达到了设计要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。