低成本光端机设计方案

关键词：低成本光端机设计方案，数字光端机方案，数字视频光端机方案，数字光端机设计，数字视频光端机设计

谈到低成光端机设计我们应从下面几个方面来考虑：

1. 器件成本，这个是主要考虑的内容。

2. 编程方案，能用软件实现的功能决不用硬件来实现。

3. 包装成本，如外壳，包装箱。

4. 生产成本，需要考虑可制造性。

5. 后期维护成本。

6. 其他……

下面我们就从上面的几点开始谈起，这里主要以8路的为参考，其实从1-16路都会有方方面面可以讲解，我想可以通过8路的设计来引出来其他类型的机器思考：

1. 器件成本：当我们设计低成本光端机时，首先要考虑的问题就是器件，电路要简单可靠稳定，这些是前提条件，如果光端机做不到稳定、可靠，那就谈不上低成本，因为当机器老是出问题，那后期的维护成本会大大提高，有时甚至给品牌带来不良影响，所以设计产品时，应当以质量为前提，在保证质量的前提下，设计出物美价廉的产品。

a. 主芯片的选择：从这几年的设计过程中，从最早使用XILINX芯片后来转到ALTERA的CPLD芯片，从我个人感觉来说，ALTERA采购，价格和CPLD的内部资源更能满足我设计的需求，首先，价格上，比如说，ALTERA的EPM240T100大概在9.5元/PCS，XILINX同级别的CPLD应该是XC95144XL，相对于价格，EPM240T100占有一定的优势，当然，这与每个公司的采购渠道有关系，EPM240T100这颗芯片可以设计出8路视频加上一些其他辅助功能的光端机，辅助功能可以包括，RS485,RS422,RS232,开关量，音频，这个可以根据需要来增加，当然在IO口上XC95144XL会占有一定的优势。在目前我的设计中，8V1D的机器上就是使用的EPM240T100，来实现8路视频，1路数据控制，当然数据的路数可以根据具体的需要来增加。

b. Serializer/Deserializer芯片选择，从最早的TLK1521，到后来的TLK1501，目前我选择是 TLK1221，先说一下TLK1521吧，18-Bit Parallel,内部有18BIT到20BIT编码，其实就是在18BIT增加了1BIT Start位和1Stop，这颗芯片内部有没做AC平衡，需要自己在CPLD程序中做AC平衡，如果不做AC平衡，在传输中会带来一些严重的问题，如传输距离，误码率，光路饱和等等，TLK1521在一些早期的8路光端机中使用比较广泛，价格上TLK1521应该是这三颗芯片中最贵的一颗。TLK1501比起TLK1521内部多了On-Chip 8-Bit/10-Bit (8B/10B)，这个对CPLD资源要求是少了，对CPLD编码要求也有所降低，相对TLK1521的价格来低一些，目前8路光端机设计中TLK1501使用比较广泛。下面我就来谈谈，我为什么选择TLK1221，从接口上来讲，TLK1221是10BIT，这样占用CPLD的IO口线就少，需要作8B/10B编解码，这对于EPM240T100来说资源没有问题。

表1

Part Number	Description	Approx. Price (US$)
TLK1201A	Gigabit Ethernet Transceiver With Half Rate Option	3.9
TLK1201AI	Gigabit Ethernet Transceiver with Half Rate Option	4.7
TLK1211	Gigabit Ethernet Serdes for PON	6
TLK1221	Gigabit Ethernet Serdes in small 40-pin package	2.9
TLK1501	0.6 to 1.5 Gbps Transceiver	9.6
TLK1521	500 Mbps to 1.3 Gbps 18 bit Transceiver	11.25
TLK2201A	1.0 to 1.6 Gbps Gigabit Ethernet Transceiver	3.75
TLK2201AJR	1.0 to 1.6 Gbps Gigabit Ethernet Tranceiver	3.95
TLK2201B	1.0 to 1.6 Gigabit Ethernet Transceiver	4.5
TLK2201BI	1.2 to 1.6 Gigabit Ethernet Transceiver	5.4
TLK2211	0.6 to 1.3Gbps Ethernet Transceiver	4
TLK2501	1.5 to 2.5 Gbps Transceiver	11
TLK2521	1.0 to 2.5 Gbps 18-Bit Serdes	12
TLK2541	1 - 2.6Gbps Serdes for EPON OLT	9
TLK2701	1.6 to 2.7 GBPS Transceiver	14.4
TLK2711A	1.6 to 2.7 GBPS Transceiver	10.5
TLK3101	2.5 to 3.125 Gbps Transceiver	19.2

从表中我们可以看出，TLK1221是性价比最高的，有朋友会问为什么TLK1221的价格比其他相同功能的要便宜很多，我想原因在于3点，第一点，TLK1221封装是40-Pin QFN，注意QFN封装，这种封装是不需要绑定出脚的，在绑定厂，绑定出每个脚需要成本的。第二点，TLK1221内部没有IEEE 1149.1 JTAG Support，芯片内部这部分电路省去了，这个也是成本，JTAG对我们应用来说，其他没有作用。第三点，我猜测，TLK1221是TI大批量出货的型号。

c. 在测试安全的条件下尽量使用国产芯片，这个有一定的风险，但风险可控的，前提是我们需要做大量的测试，如，高低温，静电，防雷，等等……，像目前光端机用使用比较多TI的TLC5510和TLC5602以及ADI的AD9280和AD9708都能找到廉价的PIN TO PIN的产品，前端的Video Filter Driver推荐使用圣邦微电子（SGMICRO）的产品，目前大量的光端在使用。

d. 尽量在电路中使用直插电解电容，避免使用贴片胆电容，除了一些关键点需要使用，其他位置基本都可以使用直插电解电容。直插电解电容比起贴片胆电容价格上还是有很大的差异的，特别是一些大批量产品，节省的成本是可观的。

e. 设计电路时需要考虑尽量降低功耗，CPLD使用尽可能少的逻辑，这样可以降低整机的功耗，从而可以选择小功率的适配器来节省产品成本。

2. 编码方案，能用软件实现的功能决不用硬件来实现：这个对编码带来难度，最这个很值得。比如我们设计8路的机器时，反向控制一般都需要增加，目前反向控制厂家做的方案也很多，有公司有硬件来设计，增加一片PHY，但这需要增加成本，我现在的做法是用CPLD做曼彻斯特编解码，选择反向TTL的光模块直接与CPLD输入输出联接，通过CPLD来做曼彻斯特编解码，这样可以最大限度的节省成本，并且电路和光端机都没有成本增加。

3. 包装成本，如外壳，包装箱：这个就需要看每个公司的渠道和外壳箱体设计的方案了，我主要以硬件软件设计为主，这里只是提出来，没有实际操作过。

4. 生产成本，需要考虑可制造性：生产成本，比如器件如果能放在PCB一个面上，一次性贴完，这样效率比较高，如果板子上有插件，可能还需要手工焊或走波峰焊，这样也带来生产成本，但这需要评估使用插件与增加生产成本，那一种更加节省成本。可制造性，这一点与设计方案的关系比较大，试想一下，如果设计出来的产品，在生产下线时，需要进很大量的调试，参数设定的范围太大，根本无法控制，需要每一次台都进行参数调试后设定，那这样生产起来很累，生产成本会上升，我们最好在设计时就控制好参数范围，最好是不需要调节任何的参数，这种最理想。设计时还需要注意的是，每个元件都是有自己的公差带，我们的设计应该考虑到这些元件离散性，对元件的要求不能超出他们的公差范围，比如电路中使用5%精度的电阻，但在设计时发现这个地方的电阻精度只能超出1%，这种情况我们都需要考虑更改电路或重新选择其他器件。

5. 后期维护成本：这一点需要时间来考验，与产品设计以及测试有关：

a. 产品的长期稳定性测试。

b. 产品抗静电、防雷等级。

c. 高低温、潮湿测试。

d. 产品运输、冲击、测试。

6. 其他……，暂时省。

总之在设计产品时需要关注每一个细节，每一个细节都会对我们的产品成本带来影响，只有把握好每个细节的设计，才会做出更优的产品。另外我的设计肯定不是最优的设计，因为优化是无止境的，只要坚持努力，思考每一个细节，产品才会有进步。希望大家可以一起交流，相互学习，共同进步。

以下是我的联系方式，希望可以共同探讨。

a_bc2001@139.com

13921079459

张先生

2011/11/15 23:25

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