如何解决高速网络设备中电线太多的问题

机架式(ToR)交换机、路由器、服务器和存储器等各种当今高速通信设备是数据中心最前沿、功能最强大和最精心设计的主角。这些设备包含的电路令人印象深刻，多个端口实现25Gbps以上的速度，还有复杂的开关专用集成电路(ASIC)和复杂的信号调理设备。

容易忽视的是，对于每个高速端口(小型可插拔接口(SFP)、四通道小型可插拔接口(QSFP)、串行连接小型计算机系统接口(SAS)等)，有四至九个与该端口相关的低速信号需要管理。这意味着，对于高端口计数系统(例如48端口ToR开关)，可能有超过400个低速信号。这会用到很多电线!

为了管理所有这些信号，典型的设计实施涉及高引脚数现场可编程门阵列(FPGA)、I2C多路复用器、移位寄存器、LED驱动器和额外的印刷电路板(PCB)层。这些方法难以实施，电路板很拥挤，并且不易扩展——直到现在，都是如此。TI的FPC401四端口控制器为这一设计挑战提供了更简单的解决方案。

获得的系统使电路板信号路径减少了100倍，FPGA引脚数量减少了100倍，消除了许多占用空间的分立元件，并且整体简化了端口管理——见图1。

图1：传统解决方案与基于FPC401的解决方案

FPC401将多达56个端口的所有低速信号集成到单个快速I2C总线(高达1MHz)或串行外设接口(SPI)总线(高达10 MHz)中，大大降低了线路复杂性并简化了设计可扩展性。FPC401四个端口中的每一个端口都具有三个输入、四个输出和一个I2C主机，从而实现对下游模块的完全控制。有关SFP和QSFP连接的示例，请参见图2。

图2：用于典型应用的FPC401简化原理图

每个输入具有中断生成功能，可向主机报告重要事件，例如未插入的模块。有多个通用输出，以及两个专用输出，具有先进的LED驱动能力，可控制闪烁和亮度。每个端口的I2C主机独立工作，可以同时读写所有端口。FPC401具有简化系统软件的功能，例如定期预取模块数据和处理模块I2C协议故障。最好的部分是，FPC401足够小，可以安装在SFP或QSFP封装下方，在电路板的底部。

可下载的C函数库使FPC401可以集成到您的系统中成为一个无缝的过程。FPC401EVM 评估板可让您使用自己的主机控制器或板载MSP430™微控制器测试FPC401的功能。

在高速应用中可能很容易忘记许多低速信号，通过FPC401的帮助，您可以快速实现这部分电路，将您的焦点转向设计中更重要的高速部分。