光模块的测试系统软件设计
光模块的测试系统软件设计[20191223160542]
摘 要
随着社会的飞速发展，网络和人们的日常生活结合的越来越密不可分。人们日常需要传输的数据量与日俱增，对数据传送的速率和安全性也越来越高。于是光模块应运而生，它利用光纤作为传递数据的载体，传播的速度非常快，而且光纤的成本非常低廉，得到了广泛关注。但由于光模块运用的场合不同，光模块自身的性能和参数也不尽相同。
本文首先对美信公司生产的一款芯片——MAX24001进行研究，了解该芯片的性能和每个寄存器所代表的的功能；随后搭建一个测试平台，用来连接光模块和电脑；通过使用VS2010编程软件使用C#语言编写测试软件；随后结合实际，用一个标准的光模块通过搭建的平台对编好的软件进行试验，修改BUG；最后，对编写的测试软件进行界面的优化和功能的完善。
查看完整论文请+Q: 3519,1607,2
关键字:测试软件光模块MAX24001DesignofOpticalModuleTestSystemSoftware
目 录
1. 绪 论 1
1.1 课题来源及研究意义 1
1.1.1 课题来源 1
1.1.2 研究的目的及意义 1
1.2 光模块测试软件背景 1
1.3 本课题的主要研究内容 2
2.光模块测试软件概要 3
2.1光模块测试软件工作原理 3
2.1.1 光模块 3
2.1.2 MAX24001 4
2.1.3 USB转I2C 6
2.1.4 I2C总线 7
2.2光模块测试平台 7
2.2.1 误码仪 8
2.2.2 衰减器 8
2.2.3 眼图仪 9
3.光模块的测试软件设计 10
3.1光模块测试软件设计 10
3.1.1 实时监控 11
3.1.2 数据校准 13
3.1.3 信息设置——发射端 16
3.1.4 信息设置——接收端 17
3.1.5 信息设置——保存 20
4.光模块的测试软件实际运行情况 23
总 结 26
参考文献 27
致谢 28
1. 绪 论
1.1 课题来源及研究意义
1.1.1 课题来源
这些年网络的快速普及，越来越多的人感受到了网络给人们带来的便利，传统的入网方式所能达到的带宽远远不能满足人们对带宽的需求，采用新的接入网方式是一种必然的研究方向。在高速发展的当今社会，人们传输的数据量也越来越庞大。一些商户为了满足市场需求对网络的带宽要求更大。如今接入网基本采用的技术是xDSL和Cable modem，但这两种技术不能满足IP电话以及视频点播等新的网络服务带宽，形成了所谓的“网络瓶颈”[1]。在这样的背景下，光模块就出现了，以石英砂等为原材料的光纤作为传输的载体。不但能快速传输数据，而且传输的成本非常低。它不但可以满足人们日常所需，而且可以满足那些之前无法想象的传输量，随心所欲发展。正是如此，光模块的测试软件逐渐被人们重视起来，精准度高的测试软件，可以更好的帮助生产商生产出质量合格的光模块供商家使用，让生活变的更加便捷。
基于这种状况，本文旨在设计和实现光模块的测试软件。
1.1.2 研究的目的及意义
随着社会进入了大数据时代，每天传输的数据量越来越大，而且对传输效率的要求也越来越高。于是光模块应运而生，它利用光纤作为传递数据的载体，传递的速度非常快，而且载体的成本低廉，得到了广泛关注。由于光模块作用广泛可以在很多地方使用，不同的使用环境对光模块的要求就也同。论文中将设计一个软件，通过设计软件来控制光模块的内部芯片，从而来设置光模块的参数，使得光模块处于高效、稳定的工作状态，满足不同的需求。
社会的飞速发展加上数据量的逐渐庞大，出于传输材料成本和安全性的考虑，光纤成为了主要也是首选的传输载体。由于大量引入了光纤通信，光模块的使用率越来越多，光模块的需求量也急剧上升。因此，需要设计软件来从各个方面测试光模块，以提高光模块的稳定性和工作性能。
1.2 光模块测试软件背景
检测光模块的运行参数并不是一项新技术，光模块工作的运行参数之前可以通过一些控制器获得。从上世纪80年代，针对电信应用的高可靠性，人们逐步利用能够测量出光模块参数的光发射器以及接收器。
1998年的小型光模块利用光模块的管脚来检测光模块的发射光功率和接收光功率和一些相关的运行参数[2]。由于这些管脚可以提供输出电流或电压的参数，所以技术人员要想对光模块进行处理只要采集这些管脚的输出数据就可以了。
2003年，安捷伦推出了两款支持多速率操作模式、带与SFF．8472 MSA标准兼容的数字诊断接口的SFP光收发模块，该两种模式能够满足企业网以及光纤通道存储网的要求[1]；2008年，泰科(TE Connectivity)电子为了满足小型规格SFF．8431协议产品的性能要求，推出了一款产品——SFP+，该产品不但能耗低还具有增强型EMI抑制[2]。
1.3 本课题的主要研究内容
本课题主要研究内容是如何设计并实现光模块的测试软件：
（1）设计方案：将整个软件界面分为芯片状态显示，芯片主要参数的显示和校准，APC和MOD调节三大界面。其中参数校准为核心的环节，其中包括了对光模块的发射光功率，接收光功率，偏执电流和电压的校准，利用了二分法，来实现对数据的比较精确的校准。还可以保存芯片的参数；
（2）软件设计：主要通过对光模块里面的芯片的结构和各个引脚的定义的研究，结合光模块的特点和美观性确定软件界面的排版。
（3）软件实现：选择使用VS2010编程软件中的C#语言，基于I2C通信协议编写一个基于美信MAX24001芯片的光模块的测试软件。参考MAX24001芯片手册，达到监控和设置光模块的目的。
2.光模块测试软件概要
1
2.1光模块测试软件工作原理
光模块测试软件是通过I2C总线协议来设置芯片的，但我们的PC电脑是没有I2C的接口的，所以，为实现USB总线至I2C总线的转换，使用了USB转I2C的单片机。利用VS2010编程软件中的C#语言来编写程序。上位机端的软件对芯片的控制，必须要调用USB2I2C的动态链接库USBIOX。DLL为应用程序所需专用的接口，包括I2C总线传输API、 API设备管理。通过SFF-8472协议和I2C总线传输API中的USBIO_ReadI2C(iIndex, idevice, iaddr, ibyte)以及USBIO_WriteI2C(iIndex, idevice, iaddr, ibyte)读写语句对芯片的寄存器行读写数据，达到监控和设置芯片的目的。
2.1.1 光模块
光模块(optical module)的组成部分是：功能电路、光接口和光电子器件，其中发射和接收组成组成光电子器件。发射部分使用了具有一定码率的电信号经过驱动芯片的处理后，再使用发光二极管（LED）等器件发射出与输入信号相应速度的调制光信号，由于光模块自身的自动控制能力，这样就保证输出的光信号功率的稳定性。接收部分使用了光探测二极管把有一定码率的光信号转换为电信号并利用放大器的放大作用输出相应码率的电信号。如表2.3表示了光模块封装分类。
2.1.2 MAX24001
FTTx光纤模块可以使用MAX24001芯片，因为其具有突发模式发送器以及限幅放大接收器的功能 [3]。配置了2KB EEPROM和适当的光组件，实现具有数据诊断功能的GPON/GEPON完整模块。微控制器可以与MAX24001协同工作，但并非满足SFF-8472标准的必备电路[3]。
2.5Gbps限幅接收通路的功能：（1）控制输出摆幅；（2）选择速率；（3）检测基于OMA的信号丢失 [3]。外部没有DC-DC转换器也可以实现APD偏置功能[3]。
具有突发模式的激光驱动器可以通过温度查找表的方式进行温度补偿。闭环控制跟踪误差补偿等方式能够设置激光电源，并通过网络进行快速注册和关断[3]。增强型诊断电路可在突发模式下编程传输信号检测，以及突发之间的非法ONU检测[3]。由此，当连接到激光安全系统时，允许芯片在检测到不同的故障条件时关断调制和偏置电流[3]。
芯片单独对接收系统和发射系统供电，他们都受SLEEP控制。通过2线接口，MAX24001通过EEPROM等进行配置[3]。
表2.4为美信MAX24001芯片的系统特性，图2.1.2-1为MAX24001芯片的引脚图，图2.1.2-2为MAX24001芯片的简单电路原理图。
2.1.3 USB转I2C
图2.1.3为USB 转I2C单片机。完成USB 总线转I2C总线之间的转换时靠USB2I2C这款芯片，同时下位机端与 USB 总线之间的通信也是通过该芯片兑现。
摘 要
随着社会的飞速发展，网络和人们的日常生活结合的越来越密不可分。人们日常需要传输的数据量与日俱增，对数据传送的速率和安全性也越来越高。于是光模块应运而生，它利用光纤作为传递数据的载体，传播的速度非常快，而且光纤的成本非常低廉，得到了广泛关注。但由于光模块运用的场合不同，光模块自身的性能和参数也不尽相同。
本文首先对美信公司生产的一款芯片——MAX24001进行研究，了解该芯片的性能和每个寄存器所代表的的功能；随后搭建一个测试平台，用来连接光模块和电脑；通过使用VS2010编程软件使用C#语言编写测试软件；随后结合实际，用一个标准的光模块通过搭建的平台对编好的软件进行试验，修改BUG；最后，对编写的测试软件进行界面的优化和功能的完善。
查看完整论文请+Q: 3519,1607,2
关键字:测试软件光模块MAX24001DesignofOpticalModuleTestSystemSoftware
目 录
1. 绪 论 1
1.1 课题来源及研究意义 1
1.1.1 课题来源 1
1.1.2 研究的目的及意义 1
1.2 光模块测试软件背景 1
1.3 本课题的主要研究内容 2
2.光模块测试软件概要 3
2.1光模块测试软件工作原理 3
2.1.1 光模块 3
2.1.2 MAX24001 4
2.1.3 USB转I2C 6
2.1.4 I2C总线 7
2.2光模块测试平台 7
2.2.1 误码仪 8
2.2.2 衰减器 8
2.2.3 眼图仪 9
3.光模块的测试软件设计 10
3.1光模块测试软件设计 10
3.1.1 实时监控 11
3.1.2 数据校准 13
3.1.3 信息设置——发射端 16
3.1.4 信息设置——接收端 17
3.1.5 信息设置——保存 20
4.光模块的测试软件实际运行情况 23
总 结 26
参考文献 27
致谢 28
1. 绪 论
1.1 课题来源及研究意义
1.1.1 课题来源
这些年网络的快速普及，越来越多的人感受到了网络给人们带来的便利，传统的入网方式所能达到的带宽远远不能满足人们对带宽的需求，采用新的接入网方式是一种必然的研究方向。在高速发展的当今社会，人们传输的数据量也越来越庞大。一些商户为了满足市场需求对网络的带宽要求更大。如今接入网基本采用的技术是xDSL和Cable modem，但这两种技术不能满足IP电话以及视频点播等新的网络服务带宽，形成了所谓的“网络瓶颈”[1]。在这样的背景下，光模块就出现了，以石英砂等为原材料的光纤作为传输的载体。不但能快速传输数据，而且传输的成本非常低。它不但可以满足人们日常所需，而且可以满足那些之前无法想象的传输量，随心所欲发展。正是如此，光模块的测试软件逐渐被人们重视起来，精准度高的测试软件，可以更好的帮助生产商生产出质量合格的光模块供商家使用，让生活变的更加便捷。
基于这种状况，本文旨在设计和实现光模块的测试软件。
1.1.2 研究的目的及意义
随着社会进入了大数据时代，每天传输的数据量越来越大，而且对传输效率的要求也越来越高。于是光模块应运而生，它利用光纤作为传递数据的载体，传递的速度非常快，而且载体的成本低廉，得到了广泛关注。由于光模块作用广泛可以在很多地方使用，不同的使用环境对光模块的要求就也同。论文中将设计一个软件，通过设计软件来控制光模块的内部芯片，从而来设置光模块的参数，使得光模块处于高效、稳定的工作状态，满足不同的需求。
社会的飞速发展加上数据量的逐渐庞大，出于传输材料成本和安全性的考虑，光纤成为了主要也是首选的传输载体。由于大量引入了光纤通信，光模块的使用率越来越多，光模块的需求量也急剧上升。因此，需要设计软件来从各个方面测试光模块，以提高光模块的稳定性和工作性能。
1.2 光模块测试软件背景
检测光模块的运行参数并不是一项新技术，光模块工作的运行参数之前可以通过一些控制器获得。从上世纪80年代，针对电信应用的高可靠性，人们逐步利用能够测量出光模块参数的光发射器以及接收器。
1998年的小型光模块利用光模块的管脚来检测光模块的发射光功率和接收光功率和一些相关的运行参数[2]。由于这些管脚可以提供输出电流或电压的参数，所以技术人员要想对光模块进行处理只要采集这些管脚的输出数据就可以了。
2003年，安捷伦推出了两款支持多速率操作模式、带与SFF．8472 MSA标准兼容的数字诊断接口的SFP光收发模块，该两种模式能够满足企业网以及光纤通道存储网的要求[1]；2008年，泰科(TE Connectivity)电子为了满足小型规格SFF．8431协议产品的性能要求，推出了一款产品——SFP+，该产品不但能耗低还具有增强型EMI抑制[2]。
1.3 本课题的主要研究内容
本课题主要研究内容是如何设计并实现光模块的测试软件：
（1）设计方案：将整个软件界面分为芯片状态显示，芯片主要参数的显示和校准，APC和MOD调节三大界面。其中参数校准为核心的环节，其中包括了对光模块的发射光功率，接收光功率，偏执电流和电压的校准，利用了二分法，来实现对数据的比较精确的校准。还可以保存芯片的参数；
（2）软件设计：主要通过对光模块里面的芯片的结构和各个引脚的定义的研究，结合光模块的特点和美观性确定软件界面的排版。
（3）软件实现：选择使用VS2010编程软件中的C#语言，基于I2C通信协议编写一个基于美信MAX24001芯片的光模块的测试软件。参考MAX24001芯片手册，达到监控和设置光模块的目的。
2.光模块测试软件概要
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2.1光模块测试软件工作原理
光模块测试软件是通过I2C总线协议来设置芯片的，但我们的PC电脑是没有I2C的接口的，所以，为实现USB总线至I2C总线的转换，使用了USB转I2C的单片机。利用VS2010编程软件中的C#语言来编写程序。上位机端的软件对芯片的控制，必须要调用USB2I2C的动态链接库USBIOX。DLL为应用程序所需专用的接口，包括I2C总线传输API、 API设备管理。通过SFF-8472协议和I2C总线传输API中的USBIO_ReadI2C(iIndex, idevice, iaddr, ibyte)以及USBIO_WriteI2C(iIndex, idevice, iaddr, ibyte)读写语句对芯片的寄存器行读写数据，达到监控和设置芯片的目的。
2.1.1 光模块
光模块(optical module)的组成部分是：功能电路、光接口和光电子器件，其中发射和接收组成组成光电子器件。发射部分使用了具有一定码率的电信号经过驱动芯片的处理后，再使用发光二极管（LED）等器件发射出与输入信号相应速度的调制光信号，由于光模块自身的自动控制能力，这样就保证输出的光信号功率的稳定性。接收部分使用了光探测二极管把有一定码率的光信号转换为电信号并利用放大器的放大作用输出相应码率的电信号。如表2.3表示了光模块封装分类。
2.1.2 MAX24001
FTTx光纤模块可以使用MAX24001芯片，因为其具有突发模式发送器以及限幅放大接收器的功能 [3]。配置了2KB EEPROM和适当的光组件，实现具有数据诊断功能的GPON/GEPON完整模块。微控制器可以与MAX24001协同工作，但并非满足SFF-8472标准的必备电路[3]。
2.5Gbps限幅接收通路的功能：（1）控制输出摆幅；（2）选择速率；（3）检测基于OMA的信号丢失 [3]。外部没有DC-DC转换器也可以实现APD偏置功能[3]。
具有突发模式的激光驱动器可以通过温度查找表的方式进行温度补偿。闭环控制跟踪误差补偿等方式能够设置激光电源，并通过网络进行快速注册和关断[3]。增强型诊断电路可在突发模式下编程传输信号检测，以及突发之间的非法ONU检测[3]。由此，当连接到激光安全系统时，允许芯片在检测到不同的故障条件时关断调制和偏置电流[3]。
芯片单独对接收系统和发射系统供电，他们都受SLEEP控制。通过2线接口，MAX24001通过EEPROM等进行配置[3]。
表2.4为美信MAX24001芯片的系统特性，图2.1.2-1为MAX24001芯片的引脚图，图2.1.2-2为MAX24001芯片的简单电路原理图。
2.1.3 USB转I2C
图2.1.3为USB 转I2C单片机。完成USB 总线转I2C总线之间的转换时靠USB2I2C这款芯片，同时下位机端与 USB 总线之间的通信也是通过该芯片兑现。
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