解決高速網(wǎng)絡(luò )設備中電線(xiàn)太多的問(wèn)題

機架式（ToR）交換機、路由器、服務(wù)器和存儲器等各種當今高速通信設備是數據中心最前沿、功能最強大和最精心設計的主角。這些設備包含的電路令人印象深刻，多個(gè)端口實(shí)現25Gbps以上的速度，還有復雜的開(kāi)關(guān)專(zhuān)用集成電路（ASIC）和復雜的信號調理設備。

容易忽視的是，對于每個(gè)高速端口（小型可插拔接口（SFP）、四通道小型可插拔接口（QSFP）、串行連接小型計算機系統接口（SAS）等），有四至九個(gè)與該端口相關(guān)的低速信號需要管理。這意味著(zhù)，對于高端口計數系統（例如48端口ToR開(kāi)關(guān)），可能有超過(guò)400個(gè)低速信號。這會(huì )用到很多電線(xiàn)！

為了管理所有這些信號，典型的設計實(shí)施涉及高引腳數現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）、I2C多路復用器、移位寄存器、LED驅動(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，并且不易擴展——直到現在，都是如此。TI的FPC401四端口控制器為這一設計挑戰提供了更簡(jiǎn)單的解決方案。

獲得的系統使電路板信號路徑減少了100倍，FPGA引腳數量減少了100倍，消除了許多占用空間的分立元件，并且整體簡(jiǎn)化了端口管理——見(jiàn)圖1。

圖1：傳統解決方案與基于FPC401的解決方案

FPC401將多達56個(gè)端口的所有低速信號集成到單個(gè)快速I(mǎi)2C總線(xiàn)（高達1MHz）或串行外設接口（SPI）總線(xiàn)（高達10 MHz）中，大大降低了線(xiàn)路復雜性并簡(jiǎn)化了設計可擴展性。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，從而實(shí)現對下游模塊的完全控制。有關(guān)SFP和QSFP連接的示例，請參見(jiàn)圖2。

圖2：用于典型應用的FPC401簡(jiǎn)化原理圖

每個(gè)輸入具有中斷生成功能，可向主機報告重要事件，例如未插入的模塊。有多個(gè)通用輸出，以及兩個(gè)專(zhuān)用輸出，具有先進(jìn)的LED驅動(dòng)能力，可控制閃爍和亮度。每個(gè)端口的I2C主機獨立工作，可以同時(shí)讀寫(xiě)所有端口。FPC401具有簡(jiǎn)化系統軟件的功能，例如定期預取模塊數據和處理模塊I2C協(xié)議故障。最好的部分是，FPC401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函數庫使FPC401可以集成到您的系統中成為一個(gè)無(wú)縫的過(guò)程。FPC401EVM 評估板可讓您使用自己的主機控制器或板載MSP430™微控制器測試FPC401的功能。

在高速應用中可能很容易忘記許多低速信號，通過(guò)FPC401的幫助，您可以快速實(shí)現這部分電路，將您的焦點(diǎn)轉向設計中更重要的高速部分。