一种基于光纤以太网的多业务数字光端机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光传输设备，特别是一种通过同一组光纤同时传输多种业务信号的数字光端机。
【背景技术】
[0002]在工业网络传输应用中，常遇到在接入点不仅有多路以太网信号，还有其它诸如RS422/RS485低速差分串行总线数据、开关量信号等其它业务需要与以太网信号一起传输到远端。
[0003]然而现有的以太网光交换设备仅有多个数量的10/100/1000M的以太网电端口，或100/1000M的以太网光端口。不能接入除以太网信号以外的其它信号，如RS422/RS485低速差分串行数据、开关量信号等，因而不能满足工业控制行业的特殊需求。
[0004]目前，公知的常规多功能光端机都是在发送端将以太网通过PHY芯片转换为并行信号、将视频音频语音等模块信号通过AD转换为并行信号、将差分串行总线通过收发驱动芯片转换为单端信号。最后通过FPGA或专用的串化解串芯片将所有并行信号包括开关量，串化为单路高速串行信号，驱动光模块与对端同等结构光端机进行数据通信。
[0005]此类方案可以实现多业务传输的实时性，但受串化解串器的采样频率和输入接口的数量限制，其可传输的业务端口资源有限。另外，受光模块的工作带宽的限制，其可传输信号的总带宽有限。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是针对现有技术不足而提供的一种基于光纤以太网的多业务数字光端机，它具有带宽利用率高、传输接口丰富、配置灵活、可扩展性强、传输速率覆盖范围广、开发简易等特点。
[0007]实现本实用新型目的的具体技术方案是:
[0008]—种基于光纤以太网的多业务数字光端机，特点是:该光端机包括以太网络接口、低速差分串行总线接口、开关量输入接口、开关量输出接口、第一隔尚器、第二隔尚器、第三隔离器、总线收发器、微控制器、以太网交换芯片、光电转换模块及光纤接口。所述第一隔离器分别连接以太网络接口、以太网交换芯片;低速差分串行总线接口与总线收发器连接，总线收发器与微控制器连接;开关量输入接口与微控制器通过第二隔尚器连接，开关量输出接口与微控制器通过第三隔离器连接;微控制器与以太网交换芯片连接；以太网交换芯片与光电转换模块连接;光电转换模块与光纤接口连接;其中:
[0009]所述以太网接口至少为2个;所述串行总线接口为2-5个;所述开关量输入接口为2-16;所述开关量输出接口与开关量输入接口数量相同；
[0010]所述以太网络接口为传输4对双绞线的电连接器接口，典型的为RJ45以太网连接器。
[0011]所述第一隔离器为对以太网信号具有隔离作用的隔离器，进一步指变压器。所述第二隔离器和第三隔离器为对开关量起到电气隔离和变换的器件，进一步指光耦。
[0012]所述低速差分串行总线，工作速率为1Mbps以下低速串行总线;典型为RS422串行总线。所述低速差分串行总线接口为能够传输2对双绞线的电连接器接口，典型为DB9型矩形电连接器。
[0013]所述总线收发器为4总线驱动器和4总线接收器。
[0014]所述微控制器，至少支持I个MAC接口、I个MII接口和I个SMI接口 ；至少支持32个GP1 ；至少集成5个USART，支持RS232、RS485、RS422接口。
[0015]所述以太网交换芯片，其支持2个10/100/1000三速以太网收发器(PHYs)，至少I个吉比特SERDES接口支持1000BASE-X和100BASE-FX，和至少I个支持连接到带MAC模块的CPU的吉比特介质无关MII接口，以及一个SMI管理接口。
[0016]所述光电转换模块为覆盖1.25Gbps范围的双纤双向或单纤双向光模块或多通道光收发模块中的I组发射和接收通道。典型是指SFP型可插拔单模单纤双向光模块。
[0017]所述开关量输入接口为面板按钮、摇杆、机械旋转开关或由外部引入的数字电平开关。
[0018]所述开关量输出接口为继电器、三级管、达林顿或数字电路的OC门。
[0019]所述光纤接口为LC、SC、ST、FC、DIN、MU光接口或者为圆形、矩形多通道光纤连接器。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]本实用新型利用带光以太网接口的多端口以太网交换网络为主架构;将低速差分串口信号、开关量等低速信号通过微控制器重新整理为以太网数据帧，作为单独的以太网信号通过以太网信息交换网络参与光端机的数据交换。此种光端机架构突破了实时传输光端机传输信号总带宽的限制。同时可接入的端口资源也大大扩展，只要交换机芯片资源支持，就可外挂数量众多的以太网端口；只要微控制器支持的硬件资源，都可扩展为信息交换端口，如低速差分串行总线和开关量输入输出端口等。
[0022]本实用新型具有带宽利用率高、传输接口丰富、配置灵活、可扩展性强、传输速率覆盖范围广、开发简易等特点。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型结构不意图；
[0024]图2为本实用新型一实施例结构示意图；
[0025]图3为本实用新型另一实施例结构不意图；
[0026]图4为图2的以太网交换核心电路结构示意图；
[0027]图5为图2的低速差分串行总线接口与微控制器连接示意图；
[0028]图6为图2的开关量输入输出接口与微控制器连接示意图。
【具体实施方式】
[0029]参阅图1，本实用新型包括以太网络接口1、低速差分串行总线接口 2、开关量输入接口 3、开关量输出接口 4、第一隔尚器51、第一隔尚器52、第三隔尚器53、总线收发器6、微控制器7、以太网交换芯片8、光电转换模块9和光纤接口 10。所述第一隔离器51分别连接以太网络接口 1、以太网交换芯片8;低速差分串行总线接口 2与总线收发器6连接，总线收发器6与微控制器7连接;开关量输入接口 3与微控制器7通过第二隔尚器52连接，开关量输出接口4与微控制器7通过第三隔离器53连接，微控制器7与以太网交换芯片8连接；以太网交换芯片8与光电转换模块9连接;光电转换模块9与光纤接口 1连接。其中:
[0030]所述以太网接口I至少为2个;所述低速差分串行总线接口2为2-5个;所述开关量输入接口 3为2-16个;所述开关量输出接口 4与开关量输入接口 3数量相同。
[0031]以太网络接口I将外部输入的以太网信号传输到第一隔离器51;第一隔离器51将以太网信号进行隔离变换后传输到以太网交换芯片8。反向，以太网交换芯片8将以太网信号传输到第一隔离器51;第一隔离器51将以太网信号进行隔离变换后传输到以太网络接口I;以太网络接口 I将以太网信号传输到外部。
[0032]低速差分串行总线接口2将外部低速差分串行信号传输到总线收发器6;总线收发器6将外部的低速差分串行总线信号变换成单端电平信号后送到微控制器7。反向，微控制器7将低速单端串行总线信号传输到总线收发器6;总线收发器6将内部的单端电平信号变换成低速差分串行总线信号后送到低速差分串行总线接口 2;低速差分串行总线接口 2将串行总线信号传输到外部。
[0033]开关量输入接口3将外部的开关量信号传输到第二个隔离器52;第二个隔离器52将外部开关量进行电气隔离变换后传输到微控制器7。反向，微控制器7将开关量信号传输到第三个隔离器53;第三个隔离器53将内部开关量信号进行电气隔离变换后传输到开关量输出接口 4。
[0034]微控制器7将串行总线信号和开关量输入信号整合为以太网协议帧后传输给以太网交换芯片8;以太网交换芯片8根据各个端口的以太网协议帧内容与光电转换模块9进行数据交换;光电转换模块9通过光纤接口 10与外部光纤光缆连接。
[0035]实施例1
[0036]参阅图2，本实施例的以太网络接口I为传输4对双绞线的电连接器接口。所述低速差分串行总线，工作速率为1Mbps以下低速串行总线。典型为RS422串行总线。所述低速差分串行总线接口 2，为可传输2对双绞线的电连接器接口。典型为RS422串行总线接口 11。
[0037]所述三个隔离器，其中:第一隔离器采用以太网变压器12，可单独使用，也可以集成到以太网络接口内；第二、第三隔离器采用光耦隔离器141、142，可为单通道或多通道芯片。
[0038]所述总线收发器6，采用RS422收发器13，可以分为总线驱动器和总线接收器分开使用，也可以集成为单个芯片使用，可为单通道或多通道芯片。
[0039]所述微控制器7