基于M02099的CSFP光模块设计总结

基于M02099的CSFP 光模块设计总结

1 CSFP 光模块概述

CSFP 光模块是在SFP 模块基础上发展而来，目前应用较广的光模块类型是小型化可热插拔（SFP ）模块系列产品。在当前的主流通信容量和速率下，它基本能满足通信的要求。但随着一系列热点应用的兴起以及对光模块产品低成本、高链路容量的进一步需求，紧凑型小型化可热插拔（CSFP ）光收发模块便应运而生。

CSFP 光模块在传统SFP 模块外型尺寸上，集成了两个BIDI SFP 的模块。该模块由两个LC MINI BOSA 来实现原来同一外型尺寸下两个通道的双向收发。成对设计时发射中心波长采用1310nm DFB 激光器、接收采用中心波长为1490nm PIN 管。同样也可以设计发射中心波长1490nm DFB 激光器、接收采用中心波长为1310nm PIN 管。传输速率支持1.25Gbps 、2.488Gbps 。CSFP 光模块需符合CSFP MSA Option 2 及SFF-8472协议要求。

LD DRIVER1

DATA INPUT

LIMITING AMPLIFIER

EEPROM 1

MINI BOSA 1

TX&RX

DATA OUTPUT

光信号

I2C_E1

TX-FAULT1

RX-LOS1I2C

LIMITING AMPLIFIER

MINI BOSA 2

TX&RX

DATA OUTPUT DATA INPUT

光信号

EEPROM 2

I2C_E2

TX-FAULT2

RX-LOS2

I2C

TX-FAULT

OR

TX-DIS2 TX-DIS1LD DRIVER2

图1 CSFP 结构框图1

CSFP 的结构框图图1：通道CH1、通道CH2 各采用1片Mindspeed 公司的M02099驱动芯片，它是一款应用于ONU/ONT 的低功耗、高性能带有突发和连续限放功能IC ，同时集成有内部状态机，用于实时监控DDMI 信号，带宽可达3.1Gbps 。该模块发射采

用1310nm的DFB激光器，接收采用1490nm PIN管芯。模块内部两路可独立进行激光器的TX_DISABLE、LOS控制，两路TX_FAULTI信号需连接一个或门后输出。

2CSFP 光模块调试主要问题点总结

2.1A0/A2 、B0/B2地址实现

传统CSFP光模块的设计大都采用2片集成DRIVER IC加控制MCU实现，如下图2所示。这里MCU作为模块与上位机通信的控制单元，通过 MCU内部FLASH很方便就能实现两个通道A0/A2、B0/B2地址配置，但成本较高。随着集成有DDMI功能的DRIVER IC出现，可直接采用2片集成DRIVER IC加外部EEPROM来实现，这种方案具有成本优势。

图2 CSFP 结构框图2

本设计采用高集成的M02099 IC加外部EEPROM实现，如图1所示。但这种方式需要修改M02099IC两个通道的地址分别为A0/A2、B0/B2。基于M02099的CSFP （option2）的IIC控制总体结构示意如下图3，CSFP光模块的IIC下面挂两个M02099，通过M02099下挂的EEPROM设置将两路M02099分别设置为A0/A2和B0/B2。在上电的时候，M02099先根据EEPROM内部的信息进行初始化，然后再与上位机进行通信。

图3 CSFP option2 IIC连接图

本设计中是将电源VCCT、VCCR分别给通道CH1、通道CH2供电。模块上电后需修改通道CH1地址为A0/A2，通道CH2地址为B0/B2。M02099芯片默认地址为9Ch/9E，需通过相关命令进行地址修改。下面就修改M02099地址进行说明。

调试中发现任意一路单独断电，IIC电平都被拉低不能正常工作。原因是两路集成DRIVER M02099的 IIC信号直接连接在同一线上，只要是有一路断电，断电的一路M02099的IIC连接线会吸电流导致IIC电平被拉低，导致IIC电平拉低不能正常通信，地址修改不成功。

为解决IIC电平不被拉低，我们做了如下尝试：

先断掉通道CH1这路M02099芯片的时钟控制信号线SCL与HOST SCL线串联的R30 33R电阻，修改通道CH2地址为B0/B2，再将电阻焊接上后，调试完通道2的各参数指标并写所有表。接着再修改通道1这路 M02099的地址为A0/A2，调试完通道1

的各参数指标并写所有表。这种调试方式固然解决了产品的改地址困难，但模块调试完成后CH2通道是不能重新进行调试修改寄存器值的。一旦重新调试完再去写表，就会将地址为A0/A2的A通道的内容写到B通道模块内出现EEPROM信息混乱。分析原因是M02099对EEPROM的地址有如下要求：

A0 = Device Registers

A2 = Look-up Table

A4 = SFP

A6 = Digital Diagnostics

为解决这个返修调试写表出现混乱的问题，我们可以通过如下操作来解决。

a、需要重新调试B0/B2地址的CH2通道

需先保存CH1通道内的EEPROM信息，再将CH1通道的M02099的地址修改为除A0/A2之外的其他地址（例如C0/C2），这样就可以规避CH2通道写表问题，调试完CH2通道后再将之前保存的CH1通道的EEPROM信息重新导入回去。

b、需要重新调试A0/A2地址的CH1通道

重新调试此路模块寄存器参数，不会出现写表冲突，不需要修改CH2通道的地址，直接进行调试完成后写所有表即可。

2.2Tx_DIS 控制设置

M02099读/写可进入高速Access mode模式，在这种模式下M02099 TxDIS 脚需拉高处理，此时M02099可内部直接将IIC控制信号线SCL_S and SDA_S与外部EEPROM SCL and SDA相连进行快速读/写操作，进入Access mode模式操作如下：

a. Write Mindspeed password to addresses 7Bh - 7Eh on table select

00h

b. Set TxDIS pin = high

c. Write Table Select Byte 7Fh = 04h

d. Write I2C_CTRL register (Table 4/ 81h) to set I2C_CTRL[3] = 1

M0209在调试过程中发现，模块上电后，必须先将TxDIS 脚拉高一下再拉低模块才能正常发光。Mindspeed建议解决这个问题的方法是：需要将Table 2 中0x99[1]位设置为“1”，这样就可以解决上电TxDIS脚拉高拉低问题。但是在调试过程中0x99[1]位必须设置为“0”，一旦设置为“1”，M02099就进不了pass-through模