解決高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中電線太多的問題

機(jī)架式(ToR)交換機(jī)、路由器、服務(wù)器和存儲(chǔ)器等各種當(dāng)今高速通信設(shè)備是數(shù)據(jù)中心最前沿、功能最強(qiáng)大和最精心設(shè)計(jì)的主角。這些設(shè)備包含的電路令人印象深刻，多個(gè)端口實(shí)現(xiàn)25Gbps以上的速度，還有復(fù)雜的開關(guān)專用集成電路(ASIC)和復(fù)雜的信號(hào)調(diào)理設(shè)備。

容易忽視的是，對(duì)于每個(gè)高速端口(小型可插拔接口(SFP)、四通道小型可插拔接口(QSFP)、串行連接小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SAS)等)，有四至九個(gè)與該端口相關(guān)的低速信號(hào)需要管理。這意味著，對(duì)于高端口計(jì)數(shù)系統(tǒng)(例如48端口ToR開關(guān))，可能有超過400個(gè)低速信號(hào)。這會(huì)用到很多電線!

為了管理所有這些信號(hào)，典型的設(shè)計(jì)實(shí)施涉及高引腳數(shù)現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、I2C多路復(fù)用器、移位寄存器、LED驅(qū)動(dòng)器和額外的印刷電路板(PCB)層。這些方法難以實(shí)施，電路板很擁擠，并且不易擴(kuò)展——直到現(xiàn)在，都是如此。TI的FPC401四端口控制器為這一設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)提供了更簡單的解決方案。

獲得的系統(tǒng)使電路板信號(hào)路徑減少了100倍，F(xiàn)PGA引腳數(shù)量減少了100倍，消除了許多占用空間的分立元件，并且整體簡化了端口管理——見圖1。

圖1：傳統(tǒng)解決方案與基于FPC401的解決方案

FPC401將多達(dá)56個(gè)端口的所有低速信號(hào)集成到單個(gè)快速I2C總線(高達(dá)1MHz)或串行外設(shè)接口(SPI)總線(高達(dá)10 MHz)中，大大降低了線路復(fù)雜性并簡化了設(shè)計(jì)可擴(kuò)展性。FPC401四個(gè)端口中的每一個(gè)端口都具有三個(gè)輸入、四個(gè)輸出和一個(gè)I2C主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下游模塊的完全控制。有關(guān)SFP和QSFP連接的示例，請(qǐng)參見圖2。

圖2：用于典型應(yīng)用的FPC401簡化原理圖

每個(gè)輸入具有中斷生成功能，可向主機(jī)報(bào)告重要事件，例如未插入的模塊。有多個(gè)通用輸出，以及兩個(gè)專用輸出，具有先進(jìn)的LED驅(qū)動(dòng)能力，可控制閃爍和亮度。每個(gè)端口的I2C主機(jī)獨(dú)立工作，可以同時(shí)讀寫所有端口。FPC401具有簡化系統(tǒng)軟件的功能，例如定期預(yù)取模塊數(shù)據(jù)和處理模塊I2C協(xié)議故障。最好的部分是，F(xiàn)PC401足夠小，可以安裝在SFP或QSFP封裝下方，在電路板的底部。

可下載的C函數(shù)庫使FPC401可以集成到您的系統(tǒng)中成為一個(gè)無縫的過程。FPC401EVM 評(píng)估板可讓您使用自己的主機(jī)控制器或板載MSP430™微控制器測試FPC401的功能。

在高速應(yīng)用中可能很容易忘記許多低速信號(hào)，通過FPC401的幫助，您可以快速實(shí)現(xiàn)這部分電路，將您的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)中更重要的高速部分。