低成本光端机设计方案
时间：2022-10-16 12:00:01
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说到低成光端机的设计，我们应该考虑以下几个方面：
1. 设备成本，这是主要考虑因素。
2. 可以用软件实现的编程方案绝不能用硬件实现。
3. 外壳、包装箱等包装成本。
4. 可制造性需要考虑生产成本。
5. 后期维护费用。
6. 其他……
让我们从以上几点开始。这里主要以8路为参考。事实上，1-16路将有各个方面可以解释。我认为其他类型的机器思维可以通过8路的设计来引出：
1. 设备成本：当我们设计低成本光端机时，首先要考虑的问题是设备，电路简单、可靠、稳定，这些是前提，如果光端机不稳定、可靠，成本低，因为当机器总是出现问题时，以后的维护成本会大大提高，有时甚至对品牌产生不利影响，因此，在设计产品时，应以质量为前提，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：从近年来的设计过程中，从最早的使用XILINX芯片后来转了ALTERA的CPLD从我个人的感觉来看，芯片，ALTERA采购，价格和CPLD内部资源更能满足我的设计需求，首先，价格，例如，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，EPM240T当然，这与各公司的采购渠道有关，EPM240T该芯片可设计8个视频和一些其他辅助功能的光端机，辅助功能可包括，RS485,RS422,RS232、开关量、音频，当然可以根据需要增加IO口上XC95144XL会占有一定的优势。在我目前的设计中，8V1D在机器上使用EPM240T实现8路视频，1路数据控制，当然，数据路数可以根据具体需要增加。
b. Serializer/Deserializer从最早的芯片选择TLK1521，到后来的TLK目前我选择1501 TLK1221，先说一下TLK1521吧，18-Bit Parallel,内部有18BIT到20BIT编码实际上是在18岁BIT增加了1BIT Start位和1Stop，芯片内部有没有做过？AC平衡，需要自己CPLD程序中做AC如果不做，平衡AC传输过程中存在传输距离、误码率、光路饱和等严重问题，TLK1521广泛应用于一些早期的8路光端机，价格上TLK1521应该是这三个芯片中最贵的一个。TLK1501比起TLK1521内部多了On-Chip 8-Bit/10-Bit (8B/10B)，这个对CPLD资源要求少，对CPLD编码要求也相对降低，TLK目前8路光端机设计中，1521的价格较低TLK1501应用广泛。让我谈谈我为什么选择TLK从接口上看，1221，TLK1221是10BIT，这样占用CPLD的IO口线少，需要8B/10B为此编解码EPM240T100资源没问题。
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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