隨著信息化建設(shè)的突飛猛進,人們對于數(shù)據(jù)、語音、圖像等多媒體通信的需求日益增加,以太網(wǎng)寬帶接入方式被提到重要位置。但是傳統(tǒng)的5類線電纜只能將以太網(wǎng)電信號傳輸100 m,在傳輸距離和覆蓋范圍方面已不能適應(yīng)實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要。與此同時,光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼、傳輸距離長等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用,光纖收發(fā)器是利用了光纖這一高速傳播介質(zhì)很好地解決了以太網(wǎng)在傳輸方面的問題?,F(xiàn)在市場上廣泛應(yīng)用的光纖收發(fā)器其結(jié)構(gòu)一般分成獨立式和機架式,支持速率為10/100/1000 Mb/s。電信級業(yè)務(wù)中為了管理和布線方便多采用機架式光纖收發(fā)器,支持多塊業(yè)務(wù)卡同時工作,但是也存在著很多問題,如需要安裝特定客戶端軟件,不能遠距離控制等。針對這些問題該系統(tǒng)采用基于Web技術(shù)的B/S模式和基于GUI的C/S模式的液晶顯示,使用通用的瀏覽器登錄系統(tǒng),無需安裝應(yīng)用軟件,就可以把采集到的數(shù)據(jù)以動態(tài)網(wǎng)頁的形式在瀏覽器上顯示并且在液晶顯示屏上顯示數(shù)據(jù),做到本地和遠端都能有效地監(jiān)控。該系統(tǒng)還支持RFP功能,這樣在發(fā)生故障時數(shù)據(jù)包不會沿著已經(jīng)發(fā)生故障的線路繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),造成大量丟包。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)機架式結(jié)構(gòu),便于網(wǎng)管模塊對各個光電轉(zhuǎn)換模塊統(tǒng)一管理和供電。系統(tǒng)主要可分為光電轉(zhuǎn)換電路、網(wǎng)管控制電路、溫度檢測電路、液晶顯示電路和供電電源電路設(shè)計,系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
光電轉(zhuǎn)換電路主要功能是將適合在電纜中傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)換成在光纖中傳輸?shù)墓庑盘枺痪W(wǎng)管控制電路主要功能是PC機通過網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控和控制光電轉(zhuǎn)換部分,即一個網(wǎng)管模塊控制多個光電轉(zhuǎn)換模塊;液晶顯示電路主要功能是把數(shù)據(jù)實時在液晶屏上顯示,以便進行本地監(jiān)控;供電電源電路主要為所有的光電轉(zhuǎn)換電路和網(wǎng)絡(luò)控制電路提供必要的電源。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 光電轉(zhuǎn)換電路
本方案采用IP113S光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片為核心,硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。IP113S是一款單芯片快速以太網(wǎng)媒體轉(zhuǎn)換器,包含3端口10/100 Mb /s物理層收發(fā)器、3個完整的MAC單元(帶有1個二層交換器)以及緩存的高性能以太網(wǎng)快速交換電路,支持10Base-TX、100Base-TX和 100Base-FX,支持10 M/100 M和全雙工/半雙工自適應(yīng)功能,16 KBx32的SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)緩沖區(qū),其帶寬可達1 Gb/s,具有低功耗、功能齊全和易于調(diào)試等特點。光電轉(zhuǎn)換部分所有狀態(tài)信息以及控制工作方式都是通過對IP113S內(nèi)部的128個寄存器的讀寫操作完成的。本方案選用了CPUC/CPUIO方式,把光電轉(zhuǎn)換部分上的IP113S作為從設(shè)備,網(wǎng)管控制部分上的LPC2210作為主設(shè)備,使網(wǎng)管控制部分可以通過CPU接口監(jiān)控光電轉(zhuǎn)換部分。另外可以根據(jù)需要擴展多個光電轉(zhuǎn)換部分,與遠程的上位機進行通信。
2.2 網(wǎng)管控制電路
網(wǎng)管控制電路部分包括ARM最小系統(tǒng),以太網(wǎng)接口電路,鍵盤、LCD接口電路和溫度檢測電路,其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。采用LPC2210處理器進行控制,該處理器是NXP公司16/32位144引腳ARM7TDMI-S微控制器,支持實時仿真和嵌入式跟蹤的處理器,資源豐富,應(yīng)用廣泛。復(fù)位電路使用了帶I2C存儲器的監(jiān)控芯片CAT1025JI-30,復(fù)位門檻電壓3.0~3.15 V,提高了系統(tǒng)的可靠性。該處理器片內(nèi)只有16 KB片內(nèi)靜態(tài)RAM,需要擴展RAM,本系統(tǒng)擴展了8 MB的PSRAM(MT45W4MW16)作為程序的運行空間。該控制器沒有片內(nèi)Flash,因此需要外部擴展存儲器,本系統(tǒng)所擴展的存儲器有2 MB的NOR Flash(SST39VFl60),用來存儲引導(dǎo)程序,系統(tǒng)啟動時引導(dǎo)內(nèi)核和文件系統(tǒng)。16MB的NAND Flash(K9F2808-UOC),用來存儲μCLinux內(nèi)核,文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。采用了2.2英寸的TFT6758液晶模塊,其工作電壓為 3.3 V,與整個系統(tǒng)的供電相同,便于供電。為了得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,采用16位總線接口。溫度檢測電路以溫度傳感器LM75為核心,通過I2C接口和 LPC2210連接。LM75可測量的溫度為-55~125℃,工作電壓為3.3~5.5 V,可以將溫度直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字值,通過微控制器直接讀取,使用方便。
在電子裝置中,可靠的電源電路設(shè)計關(guān)系到整個系統(tǒng)的正常工作,所以為了保證本控制單元可靠工作,在設(shè)計中采用2組電源冗余工作方式,只要有一路電源能正常工作,整個系統(tǒng)就能正常工作。