1、1PE6MA(P)6 光模块学习总结2010-8-6 zff第一章 前言1、光模块指标2、应用第二章 电路原理1、接收机部分2、发射机部分3、复分接芯片4、控制系统5、供电系统6、时钟系统第三章 附件1、电路原理图及电位图2、重要电平数据3、300pin 定义4、多速率设置及定义5、下载调试说明6、PCB 测试点说明2第一章 前言 该文档只做个人学习之用，很多内容都是相关文档直接摘录的，文档中的纰漏和不恰当请阅者指正。PE6MA(P)6 光模块支持输出及输入速率的选择，包括 STM-64、OTU2、10GbE 以及 10 G FC 业务等，最大支持传输速率 11.318Gb/s。1、光模块指标
2、ZXOM64 PE6MA(P)6 模块传输 40km 光接口指标光发送部分（tansmitter side）符号 目标传输距离 40km参数定义最小值 典型值 最大值单位 注释应用代码 1、DWDM 发送端 2、DWDM 中继端 3、DWDM 接收端传输信号速率 BR 9.953 11.318 Gb/s平均输出光功率范围 Po -3 0 dBm 注 1输出标称光功率 Po -1.50.5 dBm 注 1输出光功率稳定度 P o -0.5 +0.5 dB激光器发送中心波长 nm 见表 5-2、5-3输出波长稳定度（EOL） -12.5 +12.5 GHz 注 2输出波长稳定度（BOL） -5.0
3、 +5.0 GHz 注 2激光器谱宽（20dB） 0.3 nm边模抑制比 SMSR 35 dB消光比 10 dB色散容限 -600 800 ps/nm通道代价 DP 2 dB 注 3OSNR 容限 10.5 dB与低 OSNR的 PIN 配合注 4光眼图模板 符合 ITU-T G.959.1 模板要求光接收部分（receiver side）光接收器类型 PIN/APD 接收器件-17.5 dBm PIN接收灵敏度（BOL） -24.5 dBm APD0.5 dBm PIN过载光功率（BOL） -8 dBm APD接收光信号中心波长 1290 1565 nm接收器件反射 RLOSS 27 dB光
4、模块抖动指标要求0.1 UIpp抖动产生 0.3 UIpp注 5抖动容限 符合 ITU-T G.825 的要求 注 5抖动传函 符合 ITU-T G.783 的要求 dB 注 5注 1：输出光功率监测为模块实际输出光功率值。3注 2：EOL 为寿命终了时的要求，BOL 为寿命起始时的要求。注 3：整个光纤链路的色散累计值要求达到+800ps/nm，测试的 BER l a s e r o f f ( M C U a n d 3 0 0 p i n )L S E N A B L E _ M C U = 1 - l a s e r o f f ( m c u )+-R 4 3 3 0 kR 5 5
5、1 . 1 kD 1 4 ( 3 / 5 )R 2 1 2 1 0 0L S P O W M O NA D 8 6 0 5+-C 2 4 7 0 . 0 1 uD 2 4A D 8 6 0 5+-C 2 5 1 1 0 0 0 pD 2 7T X + 3 . 3 VP S E T L S _ P O W _ S E TL S _ P O W偏置电压输入过流保护信号输入L D _ A 偏置电流A D 8 6 0 5+-D 3 0+-A D 8 6 0 5D 2 9V R _ T X 2 . 5 vL S B I A S M O N L S B I A S M O N _ M C U( f o r
6、 m c u )R 2 1 0 1 0 0 kR 2 0 51 0 0 kR 2 1 4 1 . 1 kR 2 1 8 5 1 1R 2 2 1 1 . 1 kR 2 2 2 5 1 1R 2 2 6 1 . 8 2R 2 2 7 1 . 8 2R 2 2 8 1 . 8 2R 2 3 3 2 . 2 1 kR 2 3 5 1 2 kR 2 3 2 2 . 2 1 kR 2 3 6 1 2 kR 2 3 9 1 0 0R 2 4 0 1 0 0R 2 3 4 2 2 . 1 kR 2 2 95 . 1 1 kV D 1 0B I A S M O N过流保护A c t i v e c u r r
7、 e n t l i m i t a t 1 2 5 m a偏置电压 b i a s m o n = ( 2 0 . 0 m v / m a ) * i b i a sV T 1D 2 8R 2 1 5 1 2 kR 2 1 9 1 0 kR 2 2 0 1 0 k激光器关断电路激光器功率调整激光器出光监测功率调整D 4 9A D 8 6 0 5图 2.11 激光器偏置电路说明：(1)信号引脚(蓝色 or 红色字体部分)说明：LSENABLE：外部激光器开关信号，低电平有效(from 300pin)；LSENABLE_MCU：MCU 控制的激光器开关信号，低电平有效(from 300pin)；
8、PMDA：激光器内 PD 输出光电流引脚，用来监测输出光功率；LS_POW_SET：激光器输出功率细调；VR_TX_NEG：基准电压-2.5V；VR_TX：基准电压 2.5V；LSPOWMON_MCU：激光器出光监测 (to mcu)；LSPOWMON：激光器出光监测(to 300pin)；LD_A：激光器驱动电流(to laser)；LSBIASMON：激光器偏置电流监测电压(to 300pin)；LSBIASMON_MCU：激光器偏置电流监测电压(to mcu) 。(2)几个芯片说明D25、D26 反相器：供电 TX+3.3VA，当供电为 0 时，反相器的输入输出都为高阻；运放 LM730
9、1IM5：供电 V+=TX+3.3VA，V -=TX-5.2VA；运放 AD8605：供电 V+=TX+3.3VA，V -=GND；12(3)激光器关断电路；其实严格意义上来讲，这里所说的激光器关断电路仅仅只是外部信号使激光器关断，没有包括由于内部信号导致激光器自己关断的情况，尝试说明如下，参见图 1.11。P6 的激光器关断信号 1 和关断信号 2 由 LSENABLE(from 300pin)和 LSENABLE_MCU 控制产生。只要LSENABLE 和 LSENABLE_MCU 有一个信号为高电平，经反相器 PI74STX1G14 和二极管 VD5、VD6( 压降约为 1V)，输入到三
10、极管 VT2 和 VT3 的基极为低电平( 约 1.1V)，三极管处于放大模式，故此时集电极输出为高电平，从而激光器关断。(4)激光器功率调整、出光监测调整和驱动电流E A 调制器L DP I N光电流P D a n o d eP M D A激光器调制光输出图 2.12 激光器简单结构图(背光检测)PIN 管集成在激光器内部，所产生的光生电流从激光器的第二脚输出，如图 1.5 所示。光电流从引脚PMDA 上输出，由运放 D31 转换为电压形式输出 LSPOWMON 或 LSPOWMON_MCU。数字电位器 D14(5/5)用来控制运放 D23 和电阻 R202、R206 构成的反馈回路，进而调
11、整光电流和功率监测电压之间的对应关系。上图中的 LSPOWMON_MCU 和控制芯片 MCU 的管脚相连作为单片机内部 ADC 的输入，这样就可以把探测到的功率值上报给 MCU。具体分析如下：对于激光器功率调整：ITVP O WL M 7 3 0 1 I M 5+-+-G N DV R _ T X _ N E GP M D AR 1 9 9 6 1 9R 2 0 0 4 . 6 4 k R 1 9 6 6 1 9R 1 9 7 4 . 6 4 kR 1 9 3 1 . 1 kR 1 9 8 5 1 1R 9 5 1 2 kR 1 9 4 1 . 1 kC 2 4 0 0 . 1 uR 2 0
12、1 5 1 1V D 7D 1 4 ( 5 / 5 )R 2 0 6 4 . 6 4 kR 2 0 9 5 1 . 1R 2 0 2 3 . 3 2 kL M 7 3 0 1 I M 5D 2 2D 2 3L S P O W M O N _ M C U+-R 4 3 3 0 kR 5 5 1 . 1 kD 1 4 ( 3 / 5 )R 2 1 2 1 0 0L S P O W M O NL S _ P O W激光器出光监测功率调整D 4 9A D 8 6 0 5Ip dIb0 VV+V -图 2.13 功率调整和监测电路如图 1.13 所示，光电流从激光器管脚 PMDA 流出，简单的认为： 1
13、3(5)过流保护电路运放 D29 用来限制偏置的大小，保护激光器由于偏置电流的过大而损坏，偏置电流限制在 125mA 以内，偏置电压即为 2.5V。当偏置电流过大时，达到 125mA 时，偏置电压达到了 2.5V，此时运放 D29 的正负两个输入端都为 2.5V，输出电压自然为低电平。输入到三极管 VT1 基极的过流保护信号为低电平，VT1 截止无偏置电流输出。3、复分接芯片 Tranceiver(BCM8154)BCM8154 是由 BROADCOM 公司生产的集成了 CDR、DEMUX 和 MUX 的 CMOS 工艺芯片，符合MSA300 协议，其特点是功耗较小，而且支持 IIC 或者 S
14、PI 总线访问寄存器操作。前端将由 PIN 或者 APD 经过光电转换生成的电信号送入 BCM8154 中的 AGC，经放大后进行数据、时钟恢复，然后将恢复的数据进行1：16 分接，即将 9.953Gb/s 或者 FEC 速率（10.66Gb/s）的串行数据分接成 16 路 622Mb/s 或 666Mb/s 的并行数据输出。芯片需要+3.3V、+1.8V、+1.0V 三组电源，BCM8154 采用 12mmX12mm 196pin plastic BGA 封装，功耗 0.6W。R X D O U T 0 : 1 5 T X D I N 0 : 1 5 T X D O U TR X _ D A
15、 T1 0 G1 0 GT X R E F C L KT X P I C L KT X P C L KT X M C KR X R E F C L KR X P O C L KR X M C L KM u x 相关时钟信号D m u x 相关时钟信号B C M 8 1 5 4T X R E F S E LR X O F F S E TS P IR E S E T B与 m c u 的通信接口O RR X R E S E TT X R E S E TM C U 3 0 0 P I NRXSIGALMRXLOCKERRTXFIFOERRRXFIFOERRBIN_TXLOCKERRPLLLOCKER
16、RA N DR X L O C K E R R _ O U Tt o 3 0 0 P I NA N DT X L O C K E R Rt o 3 0 0 P I Nt o 3 0 0 P I N M C U工作状态相关信息A D 8 6 0 5+-V R _ T XR 8 6 1 5 . 1 1 kD 7R 9 3 1 0D 1 5 ( 4 / 5 )R 8 5 1 2 kR 8 4 3 3 0 kR 8 1 1 0 0 kR 8 2 2 2 1 kR X O F F S E T _ D A C+-D 6A D 8 6 0 5R 9 2 1 kR 9 7 3 3 2V R _ T XR 8
17、3 1 9 . 1 kR 8 91 9 . 1 kR 9 41 0 kR X O F F S E T PR X O F F S E T NR 9 5 3 . 3 2 k图 2.14 BCM8154 重要信号及部分外围电路由上图我们可知，判决门限设置 RXOFFSET_DAC 和判决门限调整 D15(4/5)共同决定了判决门限电平 RXOFFSETN。易知：运放D6 正输入端电平为 0.716V； ，其中621.43PNDVV,NRXOFSETNPRXOFSETPV14图 2.15 BCM8154 功能框图4、控制系统P6 模块中放置了一片 PHILIPS 的 MCU，型号为 LPC2138。芯
18、片主要资源包括： 16 个 10bit ADC、1 个10bit DAC、512kB on-chip FLASH、32kB RAM，可用 47 个 GPIO 和 2 个 UART 接口（UART1 为全双工） 。主要完成的功能包括：和模块外部通过 IIC 通讯、与外接控制电路实现 BCM8154 软硬件模式切换、采集模块模拟性能量以通过 IIC 和 300PIN 管脚上报、控制数字电位器和 DAC 进行各项参数调整。15B C M 8 1 5 4图 2.16 MCU 控制部分原理框图LPC2138 芯片主要资源包括：16 个 10bit ADC、1 个 10bit DAC、512kB on-c
19、hip FLASH、32kB RAM、可用47 个 GPIO 和 2 个 UART 接口（ UART1 为全双工） 。32 位地址总线支持访问地址空间为 4GB，地址 0x0000 00000x0001 FFFF 为 512kB FLASH 空间，地址 0x0004 00000x0004 7FFF 为 32kB RAM 空间。MCU 工作频率范围为 1MHz50MHz，考虑到 MCU 要支持 ISP 功能，因此 Fosc 的取值范围为 10MHz25MHz，PE6MP(A)5模块中 Fosc 设定为 19.44MHz。MCU 主要完成的功能包括：和模块外部通过 IIC 通讯、与 BCM8154
20、 芯片通信完成参数的设置、采集模块的模拟量并通过 IIC 和 300PIN 管脚上报、控制数字电位器和 DA、读写 EEPROM。MCU 与数字电位器、EEPROM 和单板通讯通过 IIC 总线完成。由于模块要通过电源拉偏实验，所以使用 LDO 将外部提供的+5V 变换成+3.3V 电源来给 MCU 进行供电。芯片 AD 由 VR_TX，即+2.5V 作为参考电压。MCU 支持 JTAG 下载和串口下载两种方式，JTAG 下载接口与模块 IIC 地址做兼容设计。16图 2.17 MCU 结构框图ARM7TDMI-S 处理器使用了一个被称为 THUMB 的独特的结构化策略，它非常适用于那些对存储
21、器有限制或者需要较高代码密度的大批量产品的应用。 在 THUMB 后面一个关键的概念是“超精简指令集”。ARM7TDMI-S 处理器基本上具有两个指令集：标准 32 位 ARM 指令集和 16 位 THUMB 指令集。 THUMB 指令集的 16 位指令长度使其可以达到标准 ARM 代码两倍的密度，却仍然保持 ARM 的大多数性能上的优势，这些优势是使用 16 位寄存器的 16 位处理器所不具有的。这是因为 THUMB 代码和 ARM 代码一样，在相同的 32 位寄存器上进行操作。THUMB 代码仅为 ARM 代码规模的 65%，但其性能却相当于连接到 16 位存储器系统的相同 ARM 处理器
22、性能的 160%。LPC2138 分别集成了一个 512kB 的 FLASH 存储器系统。该存储器可用作代码和数据的存储。对 FLASH存储器的编程可通过几种方法来实现。可通过串口进行在系统编程。应用程序也可以在程序运行时擦除和/或编程 FLASH，这样为数据存储和现场固件的升级都带来了极大的灵活性。当使用片内 bootloader 时， 500kB 的17Flash 存储器可作用户代码使用。引脚连接区(pin connect block)允许控制芯片(LPC2138)引脚的功能选择，而使其具体多功能性，灵活性也大大增强。配置寄存器(configuration registers)控制复用器使
23、得引脚和片内外围功能模块相连，当然如果功能模块没有连接相关引脚我们可以认为该功能模块没有定义，通俗地说就是不用管。引脚控制模块(pin control module)包括了三个寄存器，如下表所示。L P C 2 1 3 86 4 6 3 6 2 6 1 6 0 5 9 5 8 5 7 5 6 5 5 5 4 5 3 5 2 5 1 5 0 4 91 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 23 33 43 53 63 73 83 94 04 14 24 34 44 54 64 74 81 61 51 41 31 2
24、1 11 0987654321G N DG N DG N DG N DG N DV S SV S SV S SV S SV S SG N DV S S AV D DV D DV D DV D D AV C C M C U ( 3 . 3 )VCCMCU(3.3)V C C M C U ( 3 . 3 )VCCMCU(3.3)TXD0RXD0I S P( 在系统编程 )SCL0SDA0模块外部 I I C 接口t o 3 0 0 p i nSCK0MISO0MOSI0S P I 接口P0.31P0.0P1.31P0.1P0.2P1.26P0.3P0.4P1.25P0.5P0.6P0.7P1.24
25、P 0 . 8P 0 . 9P 0 . 1 0P 1 . 2 3P 0 . 1 1P 0 . 1 2P 0 . 1 3P 1 . 2 2P 0 . 1 4P 1 . 2 1P 0 . 1 5P 0 . 1 6P 0 . 1 7P 1 . 2 0P1.29P0.20P0.19P0.18P1.30R E S TP0.23P1.28P1.27VREFXTAL1XTAL2P 1 . 1 6P 0 . 3 0P 0 . 2 9P 0 . 2 8P 1 . 1 7P 0 . 2 7P 1 . 1 8R T X C 2P 1 . 1 9R T X C 1P 0 . 2 2P 0 . 2 1P 0 . 2 6
26、P 0 . 2 5B C M 8 1 5 4A D 5 3 2 8 ( D A C )DSCL0A D 5 3 2 8 的片选信号DSCL3B C M 8 1 5 4的片选信号1 0 K1 0 K1 0 KI 2 C C A D 0I 2 C C A D 1I 2 C C A D 2A D 1 . 1 L S T E M P M O N _ M C UA D 1 . 2 L S P O W M O N _ M C UA D 1 . 4 V _ L S T W E A KR X P O W M O N _ M C U A D 1 . 6 A P D T E M P M O N _ M C U A
27、 D 0 . 0 R X D T V _ A D C A D 0 . 1 L S B I A S M O N _ M C U A D 0 . 2 V T E C A D 0 . 3 , t e c c u r r e n t d e t e c t I 2 C _ S C LI 2 C _ S D A模块内部I I C 接口数字电位器 X 9 2 5 9E E P R O M模块地址为 0 0 0 t o 3 0 0 p i nVBATG N DVR_TX(2.5Vrefvoltage)RXRATESEL0R X R A T E S E L 1F o r e n t e r i n g I S
28、 PR X P O W E R A L MP L L L O C K E R RT X R E F S E LR X R E F S E LTEMPLOCKR X L C K R E FT X R A T E S E L 0R X F I F O E R R BT X R A T E S E L 1L S E N A B L E _ M C UL S B I A S A L MT X F I F O R E SRXRESETT X R E S E TL S P O W A L MWDIALMINTV C C M C U ( 3 . 3 )指示灯G N DG N D图 2.18 MCU(LPC2
29、138)各引脚功能示意图18相关说明：1、 VBAT、 RTXC1、RTXC22、 晶振3、 RESET4、 指示灯5、 SPI6、 IIC(内部和外部)7、 供电电压8、 程序下载9、 ADC10、EEPROM11、数字电位器 925912、模块运行的状态信息具体展开如下：1、 VBAT、RTXC1、RTXC2实时时钟：当选择正常或空闲模式时，实时时钟(RTC)提供一套用于测量时间的计数器。RTC 消耗的功率非常低，这使其适合于由电池供电的，CPU 不连续工作(空闲模式)的系统。在我们的 P6 模块中，VBAT、RTXC1、RTXC2 都设为地电平，当 VBAT 降低到 1.6V 以下时 R
30、TC 无效，实时时钟没有使用。2、晶振MCU 工作频率范围为 1MHz50MHz，考虑到 MCU 要支持 ISP 功能，因此 Fosc 的取值范围为10MHz25MHz，PE6MP(A)6 模块中 Fosc 设定为 19.44MHz。3、 RESETMODRESET_OUT 为低电平时，模块 MCU 复位；MODRESET_OUT 为高点平时，若 RESETB 为低电平同样复位；模块 MCU 正常工作。另外来自 BCM8154 的 RESETB 复位信号(RXRESET 和 TXRESET 相与的结果)对 MCU 复位也有一定的影响。M RW D IV C C 3 . 3R 7 1 0 KR
31、E S E TD 2 M A X 8 2 3R E S E TW D IP 0 . 1 8 / C A P 1 . 3 / M I S O 1 / M A T 1 . 3M C U L P C 2 1 3 8B I NA I NY O U TD 5 5 P I 7 4 S T 1 G 0 8逻辑与R E S E T BM O D R E S E T _ O U TD 1 23 0 0 p i nf r o m B C M 8 1 5 4 R 2 1 1 1 0 KT X + 3 . 3 V A图 2.19 P6 模块的复位电路D2 MAX823 芯片管脚说明：RESET*：当供电 VCC 低于
32、 reset threshold 或是 MR*为逻辑低时， RESET*输出低电平，但是 VCC 电平超过19reset threshold、看门狗电路驱动一个复位 (reset)或者 MR*变逻辑低为高，当以上三种情况的一种发生时，RESET*输出低电平保持 200ms。MR*：人为复位输入，低电平有效。WDI：看门狗电平输入，当输入低电平或高电平的时间长于看门狗设置的时间(1.6 seconds)，复位生效，内部看门狗计数器清零。当电平输入有上升沿或下降沿也将导致内部看门狗计数器清零。4、指示灯说明模块内部只存在一个指示灯，该灯用来指示模块软件下载、IIC 通信及模块软件运行状态。在通过串
33、口，将软件进行下载的过程中，该指示灯闪烁；当软件下载完成后，指示灯熄灭。对模块重新上电后，模块软件开始运行，在软件正常运行、IIC 通信正常时，指示灯闪烁指示。5、 SPI 接口P6 模块内置 MCU(LPC2138)具有一个全双工 SPI 接口，与 SPI 设备进行通讯。在模块中 LPC2138 是唯一的SPI 主设备。 Tranceiver 芯片 BCM8154 和 DA 芯片 AD5328 为两个从设备。MCU 使用 SPI 接口对上述多个从设备下发设置命令。本模块内部 SPI 口串行通信的芯片有 DA 芯片 AD5328 和 tranceiver 芯片 BCM8154，因此本模块中需要
34、实现一主对多从的 SPI 串行通讯。其中 AD5328 只需要接收 MCU 下发的数据，不需要上报和反馈状态信息；而BCM8154 可以接收 MCU 下发的数据来设置寄存器，同时也可以将寄存器的信息上报给 MCU。模块中 LPC2138 采用标准 SPI 接口协议，该协议定义了 MCU 发送的数据 MOSI、时钟 SCK、片选 SSEL的逻辑关系。而在 PE6MA(P)6 模块中，MCU 只作为主设备来使用，故将 SSEL 配置为通用 IO 口来使用。MCU 的相应管脚用于针对从设备的片选信号 DSCLx，其中 DSCL0（MCU 的 P0.20）用于片选AD5328，DSCL3 （MCU 的
35、 P0.31）用于片选 BCM8154。在某一时刻 DSCLx 中只有一路有效即为低电平，从设备被选中。从设备被选中后经过一定延时，SPI 的数据时钟由 MCU 发送给从设备或者从设备将数据上报给MCU。6、 IIC(内部和外部)在模块内部，MCU 与单板之间通过外部 IIC 通讯，而 MCU 与数字电位器和 EEPROM 之间通过一条内部IIC 加以控制，模块内部各器件配置不同地址，MCU 通过内部 IIC 接口控制和检测各 IIC 器件的工作状态。这样模块内部 IIC 总线与外部 IIC 总线分开，单板对模块内部各性能量的调整必须通过 MCU 来实现。对于模块外部 I2C 通信：模块的 I
36、IC 地址定义为 XXXXYYY，其中 XXXX 固定为 1000；YYY 为 MSA 模块后 3 位地址A2、A1、A0。MCU 与单板采用标准 IIC 接口，10G MSA 模块的地址相同，不允许两个模块占用一个 IIC 总线，单板设计时将不同模块的 IIC 总线分开，建议总线速率在 100K 左右。P6 模块接口信号包括：数据线 MSA_SDA、时钟线 MSA_SCL、三条地址线MSAIICAD0、 MSAIICAD1、 MSAIICAD2，即上图中的 SCL0、SDA0、I2CCAD0、I2CCAD1、I2CCAD2。模块地址表示为 1000XXXY，其中 3 位 X 表示三位地址线决
37、定，因此一条 IIC 总线上最多可以同时挂 8 只模块；Y 表示对模块的读写，1 表示对模块的读操作， 0 表示对模块的写操作。在本模块内部I2CCAD0、I2CCAD1、I2CCAD2 都与地短接，即模块地址可表示为 1000000Y。对于模块内部 I2C 通信：模块内使用了数字电位器 X9259 和 EEPROM。X9259 的地址表示为 0101YYYY，其中 YYYY 由 A30 确定，X9259 的读写标志 R/W 不是跟在器件地址后面组成第一个字节，而是用不同的命令字加以表示，从这点上来说，X9259 的接口不是标准的 IIC。20EEPROM 器件地址表示为 1010 YYYX，
38、其中 YYY 由 A2、A1、A0 确定，读写标志 R/W 跟在器件地址后面组成第一个比特，符合 MSA 协议。7、 供电电压由于模块要通过电源拉偏实验，所以使用 LDO 将外部提供的 +5V 变换成+3.3V 电源来给 MCU 进行供电，如下图所示。芯片 AD 由 VR_TX，即+2.5V 作为参考电压。D 1 8I NG N DE NR X + 5 V AG N DC 1 1 7 3 3 0 pC 1 1 8 2 2 uB Y PO U TV C C M C U（ 3 . 3 v ）M I C 5 2 1 9图 2.20 LDO 电路8、 程序下载P6 模块中 MCU 支持串口下载方式，其
39、定义的下载串口为 MCU 的 UART0。要实现 UART0 下载功能，需要在 MCU 复位期间将 P0.14 管脚拉低，当 MCU（LPC2138）进入复位状态后经过 3ms 开始采样 P0.14 管脚的电平，如果此时 P0.14 上为有效低电平，则 MCU 的 BOOT 程序将跳转执行在线编程（ISP） ，即进入下载状态。由于 MCU 复位期间 P0.14 为高阻状态，因此需要将该管脚设定为确定电平，不能悬空。P0.14 管脚在模块内部用 4.75K 电阻上拉至 3.3V，具体参见附件。9、DACP6 模块选用了 ADI 的 AD5328 作为多个控制信号的模拟输出，该芯片具有 8 路 1
40、2-bit DAC，工作电压范围2.5V5.5V，采用 16-lead TSSOP 封装。该芯片具有 SPI 接口，MCU 通过 SPI 接口对 AD5328 下发控制命令和设置数据。AD5328 的原理框图如下：图 2.21 AD5328 原理框图AD5328 具有 VrefABCD 和 VrefEFGH 两个参考电压输入，模块中分别连接 DIR 和 VREF_TX，这两个电压分别为从激光器驱动器电源变换的 2.5V 参考和输出部分的 2.5V 参考。AD5328 的 8 路 DAC 输出分别用于模块内各模拟量的控制，各 DAC 与控制量的对应关系如下表所示。21AD5328 内部 8 个
41、12-bit DAC 对应调整量说明器件位号 内部 DAC 调整信号 功能简述 调整范围及精度要求DAC A LS_TEMP_SET 激光器管芯温度设置 电压调整范围 02.5V；精度V=0.61mVDAC B LS_POW_SET 激光器输出功率设置 电压调整范围 02.5V；精度V=0.61mVDAC C 4195_CROSS 眼图交叉点设置 电压调整范围 02.5V；精度V=0.61mVDAC D 4195_GAIN 输出幅度设置 电压调整范围 02.5V；精度V=0.61mVDAC E RXOFFSET_DAC 接收判决门限设置 电压调整范围 02.5V；精度V=0.61mVDAC F
42、 APDCOE APD 温度补偿系数 电压调整范围 02.5V；精度V=0.61mVDAC G LSENABLE_MCU MCU 控制激光器开关 作为数字量进行输出，只输出 2.5V 和0。详见注释D19DAC H注：由于在以前的模块中 MCU 控制激光器的输出管脚会出现瞬间跳变，造成激光器误操作。所以在 P6 中做了两种方案的兼容，除了数字电路对激光器的开闭进行控制外，也预留了使用 DA 控制激光器的电路，在使用时看哪种控制效果好，再用跳线电阻进行选择。10、EEPROMP6 模块中用来存储重要数据的 EEPROM 为 Atmel 公司的 AT24C64N，存储容量为 64Kb（8192*8
43、bits），封装为 SO-8，具有 IIC 通讯接口，分配的 7bits 器件地址为 1010 000，其中 MSB 4bits 由模块内部设定为1010，LSB 3bits 由 A2、A1 、A0 确定，其中 A2、A1、A0 为硬件地址输入管脚。读写标志 R/W 为跟在器件地址后面的第一个比特，它与地址组成第一个字节，符合 MSA 协议。AT24C64N 的管脚定义如下：AT24C64N 管脚定义管脚名称 管脚号 I/O 功能描述 备注A0A2 1/2/3 I Address Inputs Connect to GNDSDA 5 I Serial Data SDA of Internal
44、IICSCL 6 I Serial Clock Input SCL of Internal IICWP 7 I Write Protect: The Write Protect pin allows normal Read/Write operations when connected to ground (GND). When the Write Protect pin is connected to VCC, the write protection feature is enabledConnect to GNDGND 4 Ground Connect to GNDVCC 8 Power
45、 Supply Connect to VCCMCU11、数字电位器 X9259P6 模块中选用了 INTERSIL 公司的 X9259 作为数字电位器。该芯片在公司内无兼容替代方案。X9259 使用2.7V 到 5.5V 供电，采用 24-PIN 的 TSSOP 封装，每个封装内有四个 50K 电位器，全部 256 个抽头，支持 IIC通信协议。22图 2.22 X9259 原理框图数字电位器 X9259 由电阻元件和 CMOS 开关组成，其滑动端由用户通过 IIC 总线来控制。X9259 中集成了四个数字电位器，每一个电位器由一个易失性 WIPER COUNTER REGISTER(WCR)
46、和四个用户可以直接读写的非易失性寄存器(DRxy, x=14,y=14)组成，WCR 中的内容控制数字电位器的滑动端的位置。模块上电时，X9259 将每个数字电位器的第一个非易失性寄存器 DRx0(x=14)的内容写入相应的 WCR。P6 模块中为 X9259 分配的地址为 0101YYYY，其中 MSB 4bits 在模块内部设定为 0101，LSB 4bits YYYY由 A30 确定。X9259 的读写标志 R/W 不是跟在器件地址后面组成第一个字节，而是用不同的命令字加以表示，从这点上来说，X9259 的接口不是标准的 IIC。模块内部使用了 2 只 X9259，分别为 D14 和 D
47、15，其中 D14 用来控制输出部分性能的设定；D15 用来控制输入部分性能的设定。以下对 D14、D15 中的 8 个数字电位器所对应的调整量说明如下：模块内部 8 个数字电位器所对应调整量说明器件位号 IIC 地址 内部电位器 功能简述1 偏置电压设定2 输出光功率检测调整3 激光器管芯温度调整(中心波长调整 )D14 010100114 背光电流跨阻调整1 输入功率检测调整 RXMONOFS2 输入告警门限调整 RXVT3 输入判决门限调整 RXDTVD15 010100104 APD 高压调整12、模块运行的状态信息管脚名称 管脚号 功能描述(待完成) 备注AD1.1 33 LSTEM
48、PMON_MCU23AD1.2 35 LSPOWMON_MCUAD1.4 39 V_LSTWEAK1AD1.6 1 RXPOWMON_MCUAD0.0 11 APDTEMPMON_MCUAD0.1 13 RXDTV_ADCAD0.2 14 LSBIASMON_MCUAD0.3 15 VTEC (Tec current detect)P0.15 45 RXPOWERALMP0.22 2 RXREFSELP0.26 10 RXLCKREFP1.25 28 RXRESETP1.17 12 RXFIFOERRBP0.17 47 TXREFSELP1.16 16 TXRATESEL0P1.18 8 TX
49、RATESEL1P1.22 40 TXRESETP1.21 44 TXFIFORESP0.16 46 PLLLOCKERRP0.23 58 TEMPLOCKP1.24 32 信号输出 ALMINTP1.18 8 TXRATESEL1P0.18 53 LSTEMPALMP1.19 4 LSENABLE_MCUP1.20 48 LSBIASALMP1.23 36 LSPOWALM1 LSTWEAK：DWDM 激光器波长微调，接模块内部相应调整电路，最后连接至 MCU，MCU 完成波长调整(通过 DAC 调整激光器管芯温度来实现)，具体如下图所示：A D 8 6 0 5+-V R _ T XR 1 3 6 1 . 5 kR 1 4 0 1 2 kC 1 4 2 0 . 1 uD 1 6R 1 3 9 1 2 kL s T W E A KR 1 4 6 1 . 5 kV _ L S T W E A Kf r o m 3 0 0 p i nt o m c u图 2.23 LSTWEAK 相应调整电路5、供电和时钟系统P6 光模块需要的外部电源有-5.2V，+1.8V （APS 电源） ，+3.3V，和+5.0V；内部还有+1.0V 电源(BCM8154 供电 )，它是+1.8
