用1394b来实现光纤传输

用用 1394b 来实现光纤传输来实现光纤传输 1 简介 简介 目前市场上有很多带 1394a 接口的产品 1394a 在传输距离上有一个限制 它 只能采用带屏蔽的双绞线传输 4 5 米 如果想要传输更远的距离 可以考虑采用 1394b 的技术 相比较于 1394a 1394b 除了传输速率大大提高 传输的距离也达 到了 100 米 而且可以选用更多的传输媒介 比如非屏蔽的 5 类双绞线 塑料光纤 和玻璃光纤等 1394b 的高传输速率 800 1600 3200Mbps 现在看来还不是很迫 切的需求 但传输距离的提高近来却吸引了越来越多的用户 1394a 的信号称为 Data Strobe DS mode 而 1394b 采用不同的编码方式 8B10B 或 Beta Only mode 1394b 需要向下兼容 1394a 同时支持这两种模式的 被称为双语模式 Bilingual mode 下图就显示如何来连接两种不同的信号和设备 1394a设备1394b 双语设备 1394b 双语设备 1394a设备 1394b 信号 塑料光纤 或 玻璃光纤 1394a 信号 1394a 信号 不同的媒介可以实现不同的传输距离和速率 下表是一个总结 使用光纤传输 可以更快的速率达到更远的距离 同时能有效地降低电磁干扰 本文要讨论的正是 1394b 的光纤传输 媒介媒介距离距离S100S200S400S800S1600S3200 非屏蔽五类双绞线 UTP 5 100 米 未定 塑料光纤 POF 100 米 玻璃光纤 GOF 100 米 屏蔽双绞线 STP beta 4 5 米 屏蔽双绞线 STP DS 4 5 米 2 建立 建立 1394b 的连接的连接 1394b 和 1394a 一样支持热拔插 要检测到一个新连接 1394b 在 TPB 差分 对的信号线上产生和发送一个 tone 信号 tone 信号我们在美国宇航局直播的登陆 火星的过程中见过 其实类似一个握手信号 接收节点收到这个 tone 信号 表 示有新节点接入 如果这个 tone 信号是有效的 接着就是双方对传输速率的确认 速率的表示也采用 tone 信号 只是用特定的间隔来表示不同的速率 这个过程完 成后 发送方和接受方就应该统一到相同的传输速率上 并且同步两边的时钟 这 个步骤称为 training 其实就是同步 最后总线转入空闲状态 一直等到真正的数 据传输开始 参见下图 这张图是一个例子 一个节点支持 S400 400Mbps 另一个支持 S800 从接 收端的 TPA 引脚可以看到发送端 TPB 引脚上的信号 这是因为在 1394b Beta 模式的信号中 一般使用 TPB 来发送 使用 TPA 来接受 这一点和 1394a DS 模式不同 图中我们可以看到 两边节点的 tone 信号 速率信号 应 答和同步 以及最后的连接完成 对于后面的光收发器来说 它必须要遵循这样的 握手信号和顺序 并且把信号复制到接收的节点 下图所示为 tone 信号的间隔和保持时间 这时候应该没有其他的同步过程正 在发生 tone 是一个 50MHz 的信号 保持时间为 667us 周期为 42 67ms 在接收 端 tone 信号会衰减 但保持时间不得小于 400us 否则被认为无效 在 tone 有效 期间 TPB 的信号电平必须满足 1394b 规范的规定 在两个 tone 信号的间隔期 发送端处于高阻状态 3 PHY 到光纤收发器到光纤收发器 FOT 的连接的连接 不同的光纤收发器其接口电平可能不一样 所以它和 1394b 芯片的电平不一定 匹配 为此在这两个控制芯片之间必须要加上其它的匹配电路 下图是一个最基本 的连接图 1394b PHY TPB TPA 匹配网络 电平转换 TXB0108 光纤 收发器 CBT EN Tx Rx SD 3 1 匹配网络匹配网络 匹配网络在 1394b 的规范中有严格定义 实际上是一个简单的阻容网络 可以 参照下面的两张结构图 需要注意的是这几个电阻 电容在布板的时候要尽量靠近 PHY 芯片 上面一张图使用的是正射极耦合逻辑的光纤收发器 PECL FOT 下面一张图 使用的是低压正射极耦合逻辑的光纤收发器 LVPECL FOT 3 2 电平转换电平转换 作为光纤收发器的输入 一般需要一个电平转换的电路 如果采用交流耦合方 式 电平转换电路可以采用简单的分立元件 当然专门的集成电路也可以考虑 比 如 TI 的 TXB0108 效果会更好一些 上面两张图是采用分立元件的例子 非常的 相似 也有一些小的区别 这是为了保证消除在两个 tone 信号之间接收端可能产 生的噪声 消除发送噪声有一个办法 在差分信号上加上小的偏置电压 这种办法 只能应用在光纤收发器的发送器不是交流耦合的场合 如果光纤收发器的发送器使用交流耦合 就需要采用不同的办法 有一些光收 发器中带有发送使能 如果该发送使能信号的延时小于 100us 就可以实现同样的 目的 下图是一个例子 注意图中比较器的输入电压为 0 8V 另一个输入来自于 差分信号 在布板的时候要注意 必须保证差分信号的长度是一样的 3 3 接收端的网络接收端的网络 在接收端要根据不同的光纤收发器配置相应的阻容网络 事实上绝大部分的光 纤收发器都会提供参考的电路 一般来说 光纤收发器会把所有的输入信号都加以 放大 所以假定在 tone 信号之间没有信号输入 接收器也可能会输出噪声 为了 避免这种伪噪声 可以使用一套交叉开关 在 tone 信号之间产生一个高阻状态 当检测到正常的输入信号时开关打开 反之 如果不是开关关闭 所以收发器必须 带有信号检测的功能 以控制交叉开关 如果信号检测的信号是 LVCOMS 它可以直接用来控制交叉开关 但对于 PECL 的光纤收发器来说必须要做电平转换 前面三张例图中有两个是 PECL 的 所以需要电平转换 PECL to TTL