【正文】 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的結(jié)果，可以評估本地收發(fā)模塊當(dāng)前的工作狀態(tài)，另外，狀態(tài)標(biāo)志信號Tx_FAULT、TX_DISABLE和Rx_LOS都存儲在內(nèi)存中，可以通過兩線串行接口進(jìn)行讀取。SFF8472對TX_POWER和I_BIAS和VCC進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的的另一個(gè)好處就是部件評估。其潛在應(yīng)用包括：在系統(tǒng)安裝和設(shè)計(jì)的時(shí)候輔助調(diào)試模塊：工廠和應(yīng)用現(xiàn)場評估收發(fā)模塊參數(shù)。例如，在高密度的應(yīng)用中，監(jiān)測每個(gè)模塊的溫度可以進(jìn)行系統(tǒng)熱性能評估。識別SFP是否符合SFF8472協(xié)議，用戶必須訪問基本內(nèi)存，去看是否包含了數(shù)字診斷功能，一旦確認(rèn)是符合的，為正確分析實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果，用戶需要確定所采用的是哪種算法。對多數(shù)器件，只需將每個(gè)SFP實(shí)時(shí)結(jié)果乘一個(gè)SFF8472定義的常數(shù)即可。另外幾個(gè)比特則用于標(biāo)識在SFP里面使用了哪種軟控制和鏡像功能，每個(gè)比特會表明是否支持某種功能。比如TX_DISABLE的軟判決，TX_FAULT的鏡像，Rx_LOS管腳狀態(tài)，對實(shí)時(shí)探測參數(shù)告警的標(biāo)志。 SFF8472參數(shù)監(jiān)控的細(xì)節(jié)溫度因素由于SFP模塊具有很小的封裝外形，它們的布局通常都很緊湊，這樣就影響了氣流的冷卻，不利于散熱，如果連續(xù)工作很容易引起模塊工作溫度的升高。在高密度的應(yīng)用中，監(jiān)測每個(gè)模塊的溫度可以進(jìn)行系統(tǒng)熱性能評估。以前，在系統(tǒng)測試階段采用熱電偶來測量光收發(fā)模塊內(nèi)部的溫度，但是用這種方法不方便在現(xiàn)場應(yīng)用的時(shí)候進(jìn)行測量?，F(xiàn)在，可以通過安裝在光模塊內(nèi)部PCB板上的傳感電路方便地得到SFP的實(shí)時(shí)溫度，測量結(jié)果可以用來觀察系統(tǒng)工作溫度是否發(fā)生漂移，從而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以來判斷是否是由于系統(tǒng)熱環(huán)境失效而造成的溫度波動(dòng)。電壓因素由于SFP模塊的熱插拔特性使得收發(fā)模塊內(nèi)部工作電壓變得不穩(wěn)定，再加上在供電濾波器網(wǎng)絡(luò)的電壓降，收發(fā)模塊內(nèi)部的電壓將會比供電電壓lOOmV低甚至更多，從而造成模塊的工作電壓不符合規(guī)定電壓值范圍。同樣，模塊的工作電壓可以通過內(nèi)部PCB板上安裝的傳感電路來進(jìn)行測量，這些測量值也可以用來觀察工作電壓的漂移，從而判斷是否因?yàn)橄到y(tǒng)供電環(huán)境失效而造成的電壓波動(dòng)．偏置電流因素對光收發(fā)模塊進(jìn)行可靠性預(yù)測時(shí)，最有效的參數(shù)之一就是激光器偏置電流，通常，SFP模塊內(nèi)部通過一個(gè)閉環(huán)反饋電路來改變激光器的偏置電流從而穩(wěn)定激光器的輸出光功率，使其工作在輸出光功率恒定的模式。一般，只有在激光器的工作電流超過其閾值電流時(shí)，才能產(chǎn)生激光并保持一定功率的光輸出。激光器的光電轉(zhuǎn)換效率和閾值電流都會隨溫度的變化而變化，需要改變激光器的偏置電流從而穩(wěn)定激光器的輸出光功率．如果激光器偏置電流的變化不是因?yàn)闇囟然蚬ぷ麟妷鹤兓鸬?，那就表明激光器存在潛在的穩(wěn)定性問題．當(dāng)然，要區(qū)分是正常的偏置電流變化還是激光器穩(wěn)定性問題造成的電流變化還需要一些深入分析。在溫度和電壓條件都恒定的情況下，激光器偏置電流是不應(yīng)該波動(dòng)的。對特定的器件，各個(gè)廠家都會提供偏置電流的最大和最小值。系統(tǒng)軟件會把實(shí)際的偏置電流與這些極限值進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)引起激光器毀壞性后果的問題，為了進(jìn)行更精確的可靠性預(yù)測，在進(jìn)行比較的時(shí)候就必須考慮到SFP的工作條件。在相同的溫度條件下，閾值電流的升高就意味著激光器的劣化。發(fā)射光功率因素激光器的輸出功率很容易受到溫度和激光器老化的影響，為了獲得穩(wěn)定的光功率，自動(dòng)功率控制電路是必不可少的。SFP收發(fā)模塊一般在激光器旁邊安裝一個(gè)背光二極管，用來監(jiān)測激光器的輸出光功率。通過將背光二極管的光生電流反饋回激光器驅(qū)動(dòng)電路來自動(dòng)調(diào)節(jié)激光器的偏置電流，達(dá)到穩(wěn)定激光器輸出功率目的。背光二極管的輸出電流也用來對平均發(fā)射光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控．典型的SFP模塊都工作在恒定功率模式，其發(fā)射光功率很少會發(fā)生波動(dòng)，一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)射光功率有很大變化，表明SFP模塊可能無法正常工作。接收光功率因素對于接收光功率，SFP規(guī)范為廠家提供了靈活的選擇，既可以監(jiān)測平均光功率也可以監(jiān)測光調(diào)制幅度。1Gbps和2Gbps光纖通道協(xié)議FCPI使用光調(diào)制幅度作為輸入光接口規(guī)范。光調(diào)制幅度給出了輸入光信號的峰峰幅度信息，系統(tǒng)安裝工程師可以用手持式的光功率計(jì)方便的測出平均光功率，如果是通過監(jiān)測光調(diào)制幅度來得到接收光功率的信息，就為系統(tǒng)安裝和調(diào)試工程師提供附加的判斷標(biāo)準(zhǔn)，從而可以更容易判斷鏈路(包括鏈路和遠(yuǎn)端光發(fā)射機(jī))是否符合規(guī)范。狀態(tài)指示器和控制比特作為對傳統(tǒng)SFP管腳功能的補(bǔ)充，SFF8472可以通過兩線串行接口來對其管腳功能進(jìn)行軟監(jiān)控。由于使用軟指示器會增加時(shí)延，所以還是推薦繼續(xù)使用硬件管腳來監(jiān)控故障和信號丟失中斷。很多系統(tǒng)對從收發(fā)模塊收到的告警指示和物理層電路的告警指示進(jìn)行邏輯與。在這些應(yīng)用中，主控制器可以使用軟指示器來獲取額外的故障屏蔽信息。在對時(shí)延不敏感的應(yīng)用中對TX_DISABLE和RATE SELECT進(jìn)行軟控制是很有用的。SFF8472為每個(gè)實(shí)時(shí)傳感器分配了存貯警告或告警的內(nèi)存，決策則由收發(fā)模塊根據(jù)廠家定的警告和告警的上下界來進(jìn)行。告警信息表明有鏈路故障或者重大功能問題，而警告信息則表明可能會違反規(guī)范或者可能會出現(xiàn)不理想工作條件。使用這些指示器之后，很多系統(tǒng)控制器就可以獲得實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，而不需要不斷的輪詢并分析參數(shù)信息。一旦出現(xiàn)警報(bào)或者告警信息，主機(jī)就可以獲取實(shí)時(shí)參數(shù)信息、作為故障屏蔽的依據(jù)。 內(nèi)部校準(zhǔn)和外部校準(zhǔn)SFF8472協(xié)議規(guī)定了診斷校準(zhǔn)的類型，包括“內(nèi)部校準(zhǔn)”和“外部校準(zhǔn)”。根據(jù)地址92相應(yīng)位的設(shè)定來選擇不同的監(jiān)測校準(zhǔn)類型。內(nèi)部校準(zhǔn)采用“內(nèi)部校準(zhǔn)”，表明監(jiān)測值可被校準(zhǔn)為絕對值，根據(jù)生產(chǎn)廠家規(guī)定的工作溫度和電壓來對監(jiān)測值進(jìn)行校準(zhǔn)。SFF8472標(biāo)準(zhǔn)分別對電壓、偏置電流、發(fā)射功率，接收功率規(guī)定了相應(yīng)的范圍和分辨率。一旦校準(zhǔn)值設(shè)定好，原始數(shù)據(jù)相應(yīng)的縮放，最后輸出的數(shù)字值符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值范圍。內(nèi)部測量收發(fā)器溫度。用一個(gè)16位的帶符號的補(bǔ)碼值來表示，增量為1/256，整個(gè)范圍在128℃到+128℃，溫度的精確性由生產(chǎn)廠家規(guī)定，但與實(shí)際的溫度值相比，誤差要在177。3℃之內(nèi)。內(nèi)部測量收發(fā)器工作電壓。用一個(gè)無符號的16位整數(shù)值來表示 (O65535)，1LSB等于100uV，生產(chǎn)廠家會規(guī)定工作電壓測量范圍，測量的精確性由廠家規(guī)定，在給定的電壓和溫度范圍之內(nèi)，誤差不超過廠家標(biāo)稱值的177。3%。注意在一些收發(fā)器中，發(fā)射部分工作電壓和接收部分的工作電壓是分開的。在這種情況下，只有一個(gè)電壓被監(jiān)控。測量的TX偏置電流以uA為單位。用16位無符號整數(shù)來表示(O65535)，1LSB等于2uA，整個(gè)范圍是O131mA。精確性是廠商規(guī)定的，在規(guī)定的工作電壓和溫度范圍內(nèi)，誤差不能超過廠家標(biāo)稱值的177。l0%。測量的TX輸出功率是mW為單位。用16位無符號整數(shù)來表示(O65535)，(40～+8．2dBm)。假設(shè)數(shù)據(jù)是基于對激光器監(jiān)控二極管電流的測量，生產(chǎn)廠家依據(jù)最具代表性的光纖輸出類型校準(zhǔn)到絕對單元。精確性是廠家規(guī)定，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差在177。3dBm。當(dāng)發(fā)射器被禁止時(shí)，數(shù)據(jù)是無效的。測量的RX接收光功率是mW為單位，根據(jù)字節(jié)92(地址AO)位3的設(shè)置情況，該值可表示是平均接收的功率或光調(diào)制幅度(OMA)。用16位無符號整數(shù)來表示(O65535)，(40～+)。精確性的絕對值依賴于精確的光纖波長。根據(jù)廠家給定的波長，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差不超過177。3dBm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義，在輸入功率無論是達(dá)到或接近最大發(fā)射功率或最大按收光功率，以及輸入功率在最小發(fā)射功率減去光纖損耗(插入損耗或無源損耗)時(shí)，誤差都應(yīng)該保持在誤差范圍之內(nèi)。在超過這個(gè)最小接收輸入光功率范圍內(nèi)的精確度的絕對值由廠家規(guī)定。內(nèi)部校準(zhǔn)相當(dāng)于一個(gè)可編程的增益，(以發(fā)射功率校準(zhǔn)為例)。 內(nèi)部校準(zhǔn)框圖外部校準(zhǔn)采用“外部校準(zhǔn)”時(shí)，監(jiān)測值是未經(jīng)過處理的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，必須通過EEPROM中雙線串行總線地址A2中位5695存儲地址內(nèi)的校準(zhǔn)常數(shù)，將此監(jiān)測值轉(zhuǎn)換到實(shí)際的數(shù)值。在廠家給定的工作溫度和電壓范圍內(nèi)，校準(zhǔn)是有效的。外部校準(zhǔn)可分為兩類：線性和非線性。在線性情況下，需要兩個(gè)常數(shù)，偏置和增益，對每個(gè)原始數(shù)據(jù)X，校準(zhǔn)值Y=aX+b：非線性情況包含了(n+1)個(gè)因子，n為最高次冪。無論采用哪種方法得到A/D轉(zhuǎn)換后的值，都包含了2個(gè)傳遞函數(shù)：第一個(gè)是被測量的參數(shù)和施加在A/D上的電壓之間的函數(shù)關(guān)系。對于發(fā)射功率來說，這是指光探測器的響應(yīng)度。 (3—1)其中，是被測量的參數(shù)，可以是激光器的偏置電流或發(fā)射光功率，f1是轉(zhuǎn)換過程的傳遞函數(shù)，通過它用電壓來表示測量參數(shù)，是輸入A/D的電壓。第二個(gè)是輸入到A/D的電壓與校準(zhǔn)值之間的函數(shù)關(guān)系。 (3—2)其中，是A/D轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字值，Gain是增益因子，Offset是補(bǔ)償因子。所以整個(gè)傳遞函數(shù)的表達(dá)式為： (33)仍以發(fā)射功率為例，： 外部校準(zhǔn)過程按照下列方程對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的誤差范圍與采用“內(nèi)部校準(zhǔn)”方法的誤差范圍一致。內(nèi)部測量的收發(fā)器溫度。模塊溫度T由下列方程給定： (34)其中為有符號的二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼，的值存儲在A2H地址60H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀?。?T(C)為所對應(yīng)的實(shí)際溫度值，可通過溫度計(jì)測得；和為未知數(shù)，可通過讀兩組T(C)和值列兩個(gè)方程進(jìn)行求解。這個(gè)結(jié)果以1/256℃為單位，溫度的整個(gè)測量范圍在128℃到+128℃。測量的精確性由廠家規(guī)定，在給定的電壓和溫度范圍之內(nèi)，誤差不超過廠家標(biāo)稱值的177。3℃內(nèi)部測量供電電壓。模塊內(nèi)部的供電電壓V，由下式給出，單位是uV： (35)其中為16位無符號整數(shù)，其值存儲在A2H地址62H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀?。篤(uV)為所對應(yīng)的實(shí)際電壓值，可通過電壓表測得；和為未知數(shù)，可通過讀兩組V(uV)和值列兩個(gè)方程進(jìn)行求解。這個(gè)結(jié)果以100uV為單位。生產(chǎn)廠家會規(guī)定工作電壓測量范圍，測量的精確性由廠家規(guī)定，在給定的電壓和溫度范圍之內(nèi)，誤差不超過廠家標(biāo)稱值的177。3%。注意在一些收發(fā)器中，發(fā)射部分工作電壓和接收部分的工作電壓是分開的。在這種情況下，只有一個(gè)電壓被監(jiān)控。發(fā)射部分激光器的偏置電流。激光器的偏置電流I_BIAS，由下列方程式給出，單位是uA： (36)其中為16位無符號整數(shù)，其值存儲在A2H地址64H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀取；I_BIAS(uA)為所對應(yīng)的實(shí)際電流值，可通過電流表測得；和為未知數(shù)，可通過讀兩組I_BIAS(uA)和值列兩個(gè)方程進(jìn)行求解。這個(gè)結(jié)果以2uA為單位，電流的整個(gè)測量范圍從0到131mA。精確性是廠商規(guī)定的，在規(guī)定的工作電壓和溫度范圍內(nèi)，誤差不能超過廠家標(biāo)稱值的177。10%測量的耦合TX輸出功率。模塊發(fā)射部分耦合輸出功率，TX_PWR，由下列方程式給出，單位是uW： (37)其中為16位無符號整數(shù)，其值存儲在A2H地址66H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀取；為所對應(yīng)的實(shí)際發(fā)射光功率值，可通過功率計(jì)測得；為未知數(shù)，可通過讀兩組和值列兩個(gè)方程進(jìn)行求解。精確性是廠家規(guī)定，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差在177。3dB。當(dāng)發(fā)射器被禁止時(shí)，數(shù)據(jù)是無效的。測量的接收光功率，RX ，由方程式(38)給出，單位是uW： (38)其中為16位無符號整數(shù)，其值存儲在A2H地址68H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀??；RX_PWR(uW)為所對應(yīng)的實(shí)際接收光功率值，可通過功率計(jì)測得；Rx_PWR(4)、Rx_PWR(3)、Rx_PWR(2)、Rx_PWR(1)、Rx_PWR(0)為未知數(shù)，可通過讀五組Rx_PWR(uW)和值列五個(gè)方程進(jìn)行求解。精確度的絕對值依賴于精確的光的波長。對于廠家給定的波長，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差不超過177。3dB。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義，在輸入功率無論是達(dá)到或接近最大發(fā)射功率或最大接收光功率，以及輸入功率在最小發(fā)射功率減去光纖損耗(插入損耗或無源損耗)時(shí)，誤差都應(yīng)該保持在誤差范圍之內(nèi)。在超過這個(gè)最小接收輸入光功率范圍內(nèi)的精確度的絕對值由廠家規(guī)定。 報(bào)警和警告門限SFF8472分別對5個(gè)參數(shù)定義了警告和告警門限。網(wǎng)管人員則根據(jù)收發(fā)模塊生產(chǎn)廠家定的警告和告警的上下界來進(jìn)行決策。告警信息表明有鏈路故障或者重大功能問題。而警告信息則表明可能會違反規(guī)范或者可能會出現(xiàn)不理想工作條件。使用這些指示器之后，很多系統(tǒng)控制器就可以獲得實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，而不需要不斷的輪詢并分析參數(shù)信息。一旦出現(xiàn)警報(bào)或者告警信息，主機(jī)就可以獲取實(shí)時(shí)參數(shù)信息作為對故障屏蔽的依據(jù)。每個(gè)A/D量有一個(gè)相應(yīng)的高報(bào)警，低報(bào)警，高警告和低警告門限。這些由廠家預(yù)先設(shè)置的值允許用戶來決定何時(shí)某值在收發(fā)器廠家規(guī)定的“標(biāo)稱”值之外。假設(shè)這些值在不同的技術(shù)和不同實(shí)現(xiàn)方案中會變化。當(dāng)采用外部校準(zhǔn)時(shí)，由主機(jī)將數(shù)據(jù)在校準(zhǔn)前或校準(zhǔn)后與報(bào)警和警告門限值相比。如果需要在校準(zhǔn)前完成比較，必須首先對數(shù)據(jù)和門限值進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)置警報(bào)或警告標(biāo)志時(shí)，存儲在報(bào)警和警告門限區(qū)域內(nèi)的報(bào)警和警告門限值，可能會有溫度補(bǔ)償和其它調(diào)整。門限值補(bǔ)償或調(diào)整是由廠家給定的。報(bào)警標(biāo)志與收發(fā)器的溫度，供應(yīng)電壓，TX偏置電流，TX輸出功率和接收的光功率相關(guān)，報(bào)警標(biāo)志指明了可能與工作鏈路相關(guān)的情況，并引起立即行動(dòng)。警告標(biāo)志與收發(fā)器的溫度，供應(yīng)電壓，TX偏置電流，TX輸出功率和接收的光功率相關(guān)，警告標(biāo)志表明了在規(guī)定的正常工作范圍之外的情況，但是不會立即引起鏈路的故障?？捎蓮S家來規(guī)定某種特定的標(biāo)志作為元件壽命終止的指示(如在一個(gè)恒定的功率控制環(huán)路下，比期望的偏置電流高)。 本章小結(jié)本章介紹了實(shí)現(xiàn)光模塊數(shù)字診斷的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)字診斷光模塊與系統(tǒng)板之間的通信是通過I2C總線來實(shí)現(xiàn)的，本章首先介紹了I2C總線技術(shù)，包括I2C總線的基本介紹以及I2C總線的工作原理。然后介紹了SFF8472協(xié)議，包括8472協(xié)議的基本內(nèi)容、參數(shù)監(jiān)控