解決高速網絡設備中電線太多的問題

機架式（ToR）交換機、路由器、服務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，多個端口實現25Gbps以上的速度，還有復雜的開關專用集成電路（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），有四至九個與該端口相關的低速信號需要管理。這意味著，對于高端口計數系統（例如48端口ToR開關），可能有超過400個低速信號。這會用到很多電線！

為了管理所有這些信號，典型的設計實施涉及高引腳數現場可編程門陣列（FPGA）、I2C多路復用器、移位寄存器、LED驅動器和額外的印刷電路板（PCB）層。這些方法難以實施，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，并且整體簡化了端口管理——見圖1。

圖1：傳統解決方案與基于FPC401的解決方案

FPC401將多達56個端口的所有低速信號集成到單個快速I2C總線（高達1MHz）或串行外設接口（SPI）總線（高達10 MHz）中，大大降低了線路復雜性并簡化了設計可擴展性。FPC401四個端口中的每一個端口都具有三個輸入、四個輸出和一個I2C主機，從而實現對下游模塊的完全控制。有關SFP和QSFP連接的示例，請參見圖2。

圖2：用于典型應用的FPC401簡化原理圖

每個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。有多個通用輸出，以及兩個專用輸出，具有先進的LED驅動能力，可控制閃爍和亮度。每個端口的I2C主機獨立工作，可以同時讀寫所有端口。FPC401具有簡化系統軟件的功能，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無縫的過程。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FPC401的幫助，您可以快速實現這部分電路，將您的焦點轉向設計中更重要的高速部分。