2 優(yōu)化系統(tǒng)控制器 I/O 的使用

具有 24 個(gè)通道的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通常擁有 48 個(gè)或以上的低電流 LED，用于顯示各種通道狀態(tài)，例如已建立連接和數(shù)據(jù)傳輸。這里的問(wèn)題在于控制所有這些 LED 所需的 GPIO 數(shù)量。為了避免因采用包含更多 I/O 的 FPGA 或 ASICS 而導(dǎo)致成本增加，一種常見(jiàn)的解決方案是將 LED 驅(qū)動(dòng)和控制負(fù)載轉(zhuǎn)移到 8 位移位寄存器。在大多數(shù)情況下，這樣可將 48 個(gè) GPIO 的需求減少到僅需 3 個(gè)，同時(shí)還提高了驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。SN74HC595 等移位寄存器可通過(guò)級(jí)聯(lián)方式連接在一起，從而提供系統(tǒng)中所需任意數(shù)量的輸出。

對(duì)于包含光學(xué)接口的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，使用移位寄存器可使小型可插拔 (SFP) 或 4 通道小型可插拔 (QSFP) 接口受益。很多 QSFP 端口都有 4 個(gè)系統(tǒng)管理引腳，其中兩個(gè)用于輸入信號(hào)，兩個(gè)用于輸出信號(hào)。這些信號(hào)包括：模塊復(fù)位信號(hào)、模塊選擇/使能信號(hào)、模塊存在信號(hào)以及中斷信號(hào)。對(duì)于包含多個(gè)此類(lèi)光學(xué)接口的較復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，管理這些端口所需的 GPIO 的數(shù)量很快就會(huì)帶來(lái)麻煩。圖 2-1 展示了包含四個(gè) QSFP 端口的系統(tǒng)所適用的移位寄存器用例。

圖 2-1 用于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)光學(xué)接口的 I/O 擴(kuò)展

串行輸入/并行輸出移位寄存器 SN74HC595 通過(guò)級(jí)聯(lián)方式連接在一起，提供了二十四個(gè)輸出來(lái)控制十六個(gè)狀態(tài) LED 和 8 個(gè) QSFP 模塊管理信號(hào)。并行輸入/串行輸出移位寄存器 SN74HC165 從 QSFP 模塊接收 8 個(gè)信號(hào)，并以串行方式向系統(tǒng)控制器輸出數(shù)據(jù)。通過(guò)讓所有移位寄存器共用一個(gè)公共時(shí)鐘信號(hào)，系統(tǒng)控制器便可只使用總共五個(gè) GPIO 來(lái)執(zhí)行所有這些功能。