一种可远程网管的光纤收发器的设计

摘要：针对目前网管光纤收发器网管模式比较单一，且网络管理功能不完善，存在稳定性较差、价格偏高等问题，提出了一种以LPC2210嵌入式处理器和IP113S光电介质转换芯片为核心，以嵌入式多任务探作系统μCLinux为操作平台的新型可网管机架式光纤收发器。该系统硬件主要包括光电转换、网管控制和电源等三大部分，而系统软件支持多种网络管理模式。实验结果表明，该系统设计达到预期目标，与传统产品相比，该系统的稳定性得到明显地提高，管理功能能够实时监控系统，适用于电信级业务应用。
关键词：BOA；嵌入式；网络管理；光纤收发器

随着信息化建设的突飞猛进，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益增加，以太网宽带接入方式被提到重要位置。但是传统的5类线电缆只能将以太网电信号传输100 m，在传输距离和覆盖范围方面已不能适应实际网络环境的需要。与此同时，光纤通信以其信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点得到了广泛应用，光纤收发器是利用了光纤这一高速传播介质很好地解决了以太网在传输方面的问题。现在市场上广泛应用的光纤收发器其结构一般分成独立式和机架式，支持速率为10／100／1000 Mb／s。电信级业务中为了管理和布线方便多采用机架式光纤收发器，支持多块业务卡同时工作，但是也存在着很多问题，如需要安装特定客户端软件，不能远距离控制等。针对这些问题该系统采用基于Web技术的B／S模式和基于GUI的C／S模式的液晶显示，使用通用的浏览器登录系统，无需安装应用软件，就可以把采集到的数据以动态网页的形式在浏览器上显示并且在液晶显示屏上显示数据，做到本地和远端都能有效地监控。该系统还支持RFP功能，这样在发生故障时数据包不会沿着已经发生故障的线路继续转发数据，造成大量丢包。

1 系统总体设计
该系统采用标准机架式结构，便于网管模块对各个光电转换模块统一管理和供电。系统主要可分为光电转换电路、网管控制电路、温度检测电路、液晶显示电路和供电电源电路设计，系统整体结构图如图1所示。

光电转换电路主要功能是将适合在电缆中传输的电信号转换成在光纤中传输的光信号；网管控制电路主要功能是PC机通过网络远程监控和控制光电转换部分，即一个网管模块控制多个光电转换模块；液晶显示电路主要功能是把数据实时在液晶屏上显示，以便进行本地监控；供电电源电路主要为所有的光电转换电路和网络控制电路提供必要的电源。

2 系统硬件设计
2．1 光电转换电路
本方案采用IP113S光电介质转换芯片为核心，硬件结构如图2所示。IP113S是一款单芯片快速以太网媒体转换器，包含3端口10／100 Mb ／s物理层收发器、3个完整的MAC单元(带有1个二层交换器)以及缓存的高性能以太网快速交换电路，支持10Base-TX、100Base-TX和100Base-FX，支持10 M／100 M和全双工／半双工自适应功能，16 KBx32的SRAM(静态随机存取存储器)缓冲区，其带宽可达1 Gb／s，具有低功耗、功能齐全和易于调试等特点。光电转换部分所有状态信息以及控制工作方式都是通过对IP113S内部的128个寄存器的读写操作完成的。本方案选用了CPUC／CPUIO方式，把光电转换部分上的IP113S作为从设备，网管控制部分上的LPC2210作为主设备，使网管控制部分可以通过CPU接口监控光电转换部分。另外可以根据需要扩展多个光电转换部分，与远程的上位机进行通信。

2．2 网管控制电路
网管控制电路部分包括ARM最小系统，以太网接口电路，键盘、LCD接口电路和温度检测电路，其硬件结构图如图3所示。采用LPC2210处理器进行控制，该处理器是NXP公司16／32位144引脚ARM7TDMI-S微控制器，支持实时仿真和嵌入式跟踪的处理器，资源丰富，应用广泛。复位电路使用了带I2C存储器的监控芯片CAT1025JI-30，复位门槛电压3．0～3．15 V，提高了系统的可靠性。该处理器片内只有16 KB片内静态RAM，需要扩展RAM，本系统扩展了8 MB的PSRAM(MT45W4MW16)作为程序的运行空间。该控制器没有片内Flash，因此需要外部扩展存储器，本系统所扩展的存储器有2 MB的NOR Flash(SST39VFl60)，用来存储引导程序，系统启动时引导内核和文件系统。16MB的NAND Flash(K9F2808-UOC)，用来存储μCLinux内核，文件系统和应用程序。采用了2．2英寸的TFT6758液晶模块，其工作电压为3．3 V，与整个系统的供电相同，便于供电。为了得到更高的数据传输速率，采用16位总线接口。温度检测电路以温度传感器LM75为核心，通过I2C接口和LPC2210连接。LM75可测量的温度为-55～125℃，工作电压为3．3～5．5 V，可以将温度直接转换为数字值，通过微控制器直接读取，使用方便。