YD/T 2804.4-2015 40Gbps/100Gbps强度调制可插拔光收发合一模块 第4部分：软件管理接口

ICS33.180.01

M33YD

中华人民共和国通信行业标准

YD/T2804.4-2015

40Gbit/s/100Gbit/s强度调制可插拔

光收发合一模块

第4部分：软件管理接口

40Gbit/s/100Gbit/sintensitymodulationpluggabletransceivermodule

Part4：Softwaremanagementinterface

2015-04-30发布2015-07-01实施

中华人民共和国工业和信息化部发布

YD/T2804.4-2015

目次

前言......................................................................*........••••••■II

1范围.........................................................•••••.....................•*!

2规范性引用文件.....................................................................h

3缩略语、术语和定义................................................……•。………

3.1缩略语..................*...............................................…………...i

3.2术语和定义…•.•………...........................................................2

4光模块软件管理接口要求......................................................…………•….3

4.1总线接口架构……..................................................................

4.2MDIO命令帧结构.............................................................4

4.3操作时序............................................................................5

5光模块控制信号要求..................................................16

5.1状态切换控制信号...................................................16

5.2光模块状态信号.....................................................................17

5.3光模块工作状态.....................................................................17

5.4光模块启动及关闭过程...............................................................21

5.5光模块全局告警.................................................................24

附录A(规范性附录）寄存器地址空间分配...............................……………•…••……”27

附录B(规范性附录）光模块寄存器列表1。.............................................28

附录C(规范性附录）光模块寄存器列表2.....................................……•…••…32

附录D(规范性附录）光模块寄存器列表3..............................…….........-36

附录E(规范性附录）通道频率设置.....................................................……41

附录F(规范性附录）密码访问控制..............................................'...........42

YD/T2804.4-2015

刖

《40Gbit/sAOOGbit/s强度调制可插拔光收发合一模块》预计分为以下4部分：

——第1部分：4X10Gbit/s;

——第2部分：4X25Gbit/s;

——第3部分10X10Gbit/s;

一一第4部分：软件管理接口。

本部分为第4部分。

本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本部分由中国通信标准化协会提出并归口。

本部分起草单位：中兴通讯股份有限公司、武汉邮电科学研宄院、深圳新飞通光电子技术有限公司、

无锡市中兴光电子技术有限公司、工业和信息化部电信研宄院。

本部分主要起草人：张琦、许轶骏、徐红春、陈悦、李现勤、赵文玉、武成宾。

YD/T2804.4-2015

40Gbit/s/100Gbit/s强度调制可插拔光收发合一模块

第4部分：软件管理接口

1范围

本部分规定了封装形式为CFP的40GbiWlOOGbit/s强度调制可插拔光收发合一模块.（以下简称“光

模块”）软件管理接口的术语和定义、管理接口、控制信号、寄存器、通道频率设置和访问密码控制等

要求。其中，管理接口包括：总线接口架构、MDIO命令帧结构，以及操作时序等；控制信号包括：状

态切换控制信号、状态信号、工作状态、启动及关闭过程、全局告警等；寄存器包括：工作状态的设置

命令代码、采集性能量的查询命令代码、告警的查询命令代码等。

本部分适用于封装形式为CFP的40Gbit/s/100Gbit/s强度调制可插拔光收发合一光模块的软件管理接

口，其他类型光模块的软件管理接口可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

YD/T2804.2-201540Gbit/s/100Gbit/s强度调制可插拔光收发合一模块第2部分：

4X25Gbit/s

IEEE802.3-2012以太网标准（STANDARDFORETHERNET)

CFP多源协议硬件规范R1.4(CFPmsAHardwareSpecificationR1.4)

CFP多源协议管理接口规范（CFPmsAManagementInterfaceSpecification)

3缩略语、术语和定义

3.1缩略语

下列缩略语适用于本文件。

A/DAnalog/Digital模拟/数字

CDBCommonDataBlock公用数据块

CFPCentumFormfactorPluggablemodule100Gbit/s可插拔光收发合一光模块

CPUCentralProcessingUnit中央处理器

CRCCyclicRedundancyCheck循环冗余校验

DDMDigitalDiagnosticMonitoring数字诊断监测

DSPdigitalsignalprocessor数字信号处理器

FAWSFault,Alarm,WarningandStatus故障、告警、警告和状态

FPGAField—ProgrammableGateArray现场可编程门阵列

LSBLeastSignificantBit低有效位

MDCManagementDataClock管理数据时钟

MDIOManagementDataInputOutput管理数据输入输出

MLGMulti-LinkGearbox多链路变速器

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MSAMulti-SourceAgreement多源协议

MSBMostSignificantBit高有效位

N/ANotAvailable不可用

NVMNon-VolatileMemory非易失存储器

NVRNon-VolatileRegister非易失寄存器

OROr逻辑或

PMDPhysicalMediumDependent物理介质相关

ROReadOnly只读

RWReadWrite读写

SOASemiconductorOpticalAmplifier半导体光放大器

VRVolatileRegisters易失性存储器

WOWriteOnly只写

3.2术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.2.1

MDIO总线MDIOBus

MDIO电气接口由8根线组成，它们是MDC、MDIO、全局告警线和5根地址线。MDC是由主机

驱动的MDIO时钟线；MDIO是主机或光模块驱动的双向数据线，其方向依据数据具体传输方向。

3.2.2

告警Alarm

当光模块处于非正常工作状态时发出的一种状态信号。

3.2.3

警告Warning

当光模块处于临近非正常工作状态时发出的一种状态信号。

3.2.4

软件管理接口SoftwareManagementInterface

主机和光模块之间的通信/控制接口，控制和监控光模块的启动、关断、寄存器访问等操作。

3.2.5

有效Asserted

信号产生或存在，信号具备相应的有效电平。如复位状态是主机通过MOD_RSTs(主机复位光模块

的信号）提供光模块一个低电平信号，这时称MOD_RSTs信号有效或产生MOD_RSTs信号。

3.2.6

网络通道NetworkLane

光模块的光接口。

3.2.7

释放De-Asserted

YD/T2804.4-2015

信号无效或不存在。如复位状态，是主机通过MOD_RSTs提供光模块一个低电平信号，当启动光模

块初始化时，需要让MOD_RSTs变成高电平，这时称作释放MOD_RSTs或MOD_RSTs失效，与有效意义

相反。

3.2.8

映像丨mage

下载升级用的二进制可执行文件。

3.2.9

主通道HostLane

主机与光模块间的电接口。详细描述见《CFP多源协议管理接口规范》中图11。

4光模块软件管理接口要求

4.1总线接口架构

4.1.1寄存器地址范围

光模块寄存器地址范围从〇〇〇〇h到FFFFh,其中OOOOh到7FFFh地址范围保留给IEEE802.3使用。

它们在逻辑上分为8页，每页的开始边界为8000h，9000h，AOOOh，FOOOh等。每页4096个地址空间被

分为32个表，每个表128个寄存器地址空间。在上述页和表之间并不存在物理边界。逻辑分段的主要目

的是方便寄存器空间的分配和访问控制。

4.1.2寄存器要求

光模块寄存器分为两种：NYR寄存器和VR寄存器。NVR寄存器在光模块内部，需要有NVM支持

寄存器数据存储，在光模块启动过程中，加载NVR寄存器。VR寄存器，用于存放光模块的控制命令和

实时数字信息诊断命令。

光模块实现过程中，寄存器需要使用快速存储，去映射NVM数据和DDM寄存器数据，以保证主

机对光模块寄存器的正确访问。光模块寄存器需要满足如下要求：

——支持主机和光模块对光模块寄存器的二重访问；

——支持主机通过MDIO接口，对光模块最高4MHz连续速率的连续快速访问（读/写）；

一一支持在光模块启动过程中，将NVM数据加载到光模块映射寄存器，支持数据从光模块寄存器，

到NVM的存储；

一一支持DDM,在光模块运行过程中的周期性更新；DDM寄存器最大更新周期定义为100ms(单

通道应用情况）。如果光模块通道大于1，则DDM最大更新周期定义为5〇x(im)ms,其中况为光模

块实际应用中支持的光通道号；

——支持光模块寄存器设置操作，包括NVR寄存器和VR寄存器；

一一异常引起的MDIO总线传输中断，则未完成的操作数据需要抛弃，不更新寄存器值；

一一MDIO设备地址可以修改，且无需重启光模块即可生效。

寄存器详细信息见附录A、附录B、附录C、附录D。

4.1.3管理接口框图

光模块管理接口框图如图1所示。

YD/T2804.4-2015

光模块

OOOOh

IEEE802.3寄存器

7FFFh

8000h

MDIO数据总线

非易失存储器

主机MDIO接口光模块

MDI0接口

内部总线

MDIO地址总线数字诊断监视器

FFFFh

CPU/控制逻辑

图1光模块管理接口框

图1中的MDIO接口应遵守以下要求：

a)MDC连续速率最高可达到4MHz,且向下可兼容到连续速率100kHz;

b)MDIO读、写操作只在MDC时钟上升沿使能。

MDIO接口信号引脚提供5个地址线，最多可支持32个可选地址。MDIO接口信号引脚说明见YD/T

xxxx.2-20XX中表13。

4.2MDIO命令帧结构

MDIO命令帧结构如图2所示。

32bitPreambleSTOPPHYADRDEVADDTA16-bit地址或数据A

\/\/

00

V

DEVADD

设备类型访问类型内容

0P操作类型

00000保留地址寄存器地址

00地址00001PMA/PMD

写写数据

01写00010WIS

读读数据

11读

00011PCS连续读读数据

10连续读操作00100PHYXS

00101DTEXS

图2MDIO帧结构

本部分使用IEEE802.3-2012中第45章定义的数据帧结构进行通信。每帧全部长度64位，前32位

为前导码（Preamble),后32位为地址帧或命令帧。32位前导码为主机向光模块发送的连续32个逻辑“1”

比特。帧和帧之间为空闲状态（Idle)。

MDIO帧命令体由6部分组成，具体如下：

——ST:开始位(2bit);

——OP:操作码(2bit);

YD/T2804.4-2015

——PHYADR:物理端口地址(5bit),其中地址值“ObOOOOO”为广播地址；

——DEVADD:MDIO器件地址；

——TA:状态转换（turnaround)码(2bit)»对于读操作，主机和光模块保持MDIO数据线，在TA

的第一个比特为高阻态，TA的第二个比特，由光模块置为逛辑“0”，主机开始数据发送；对于写操作，

主机将驱动TA的两个比特为“OblO”，开始对光模块执行写数据操作；

——16-bit地址或数据：MDIO帧结构中的数据净荷域。

4.3操作时序

4.3.1写操作

写操作由两帧结构组成，第一帧的OP为地址，数据净荷域为光模块寄存器地址；第二帧的OP为

写操作，数据净荷域为要写的寄存器内容。写操作由主机发送数据和时钟，光模块在时钟的上升沿采集

数据。主机发送地址或数据后，不再驱动MDIO数据线，将数据线拉高进入空闲状态，两帧都发送完毕

后，写操作结束。MDIO写操作周期如图3所示。

第一帧

|H->M|

<Idle><32-bitPreamble><00><00><AAAAA><00001><10><AAAAAAAAAAAAAAAA><Idle>

第二帧

IH->M|

<Idle><32-bitPreamble><00><01><AAAAA><00001><10><DDDDDDDDDDDDDDDD><Idle>

图3MDIO写操作周期

4.3.2读操作

读操作由两帧组成。第一帧的OP为地址，数据净荷域为光模块寄存器地址；第二帧的OP为读操

作，数据净荷域为要读的寄存器内容。读操作由主机发送时钟，主机与光模块先后驱动数据线，光模块

在上升沿接收和发送数据。主机发送完毕寄存器地址，光模块发送完所读数据后，主机不再驱动MDIO

数据线，进入空闲状态，两帧都发送完毕后，读操作结束。MDIO读操作周期如图4所示。

第一帧

|H->M!

<Idle><32-bitPreamble><00><00><AAAAA><00001><10><AAAAAAAAAAAAAAAA><IdIe>

第二帧

IH->M||M->H|

<Idle><32-bitPreamble><00><1l><AAAAA><00001><Z0><DDDDDDDDDDDDDDDD><Idle>

图4MDiO读操作周期

主机采用读写光模块中指定地址的寄存器数据的方式来实现命令的收发。

4.3.3连续读操作

连续读操作是在标准读操作的基础上发展来的，至少由两个帧组成。第一帧同标准读操作，为读操

作的寄存器地址；第二帧的操作码为连续读操作码（OblO)，读出寄存器数据。同时，光模块内部将下一

个寄存器地址处的数据放到缓冲区中，等待下一帧来被读取；第三帧主机直接读取寄存器数据；以此类

推，直到帧操作码不为连续读操作码（OblO)为止。连续读操作周期如图5所示。

YD/T2804.4-2015

第一帧

|H->Mj

<Idle><32-bitPreamble><00><00><AAAAA><OOOOI><10><AAAAAAAAAAAAAAAA><Idle>

第二帧

|H->Mj|M->H|

<IdleX32-bitPreambleXOOXIOXAAAAAXOOOOIXZOXDDDDDDDDDDDDDDDDXIdle)

第三帧

|H->M||M->H|

<Idle><32-bitPreamble><00><10><AAAAA><00001><ZO><DDDDDDDDDDDDDDDD><Idle>

图5连续读操作

4.3.4读写操作的保护

读写操作的保护通过增加校验帧实现，具体如下：

对地址帧和数据帧的数据净荷，进行CRC16计算。光模块将计算的（连续）读操作的校验和，放入

83FEh寄存器，供主机读取校验。主机将算出的校验和与此数值比较，发现错误可以进行重读操作。主

机将计算的写操作的校验和写入83FFh寄存器。光模块将计算的校验值，与83FFh寄存器的值进行比较，

如果一致，操作结束，否则，置位A021h的bit0为1，来通知主机，主机根据此信号进行重写操作。

具体操作流程如图6所示。

(结束)

图6读写操作保护流程

4.3.5批量数据块寄存器结构

主机到光模块的批量数据块，在寄存器BC〇〇h~BDFFh。第一个寄存器BCOOh是数据块大小。数据

从BCOlh开始，后面紧跟32-bitCRC。所有这些寄存器都是MSB存储在低地址，LSB存储在高地址。

主机到光模块的批量数据块结构如图7所示。

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BCOOh

图7主机到光模块的批量数据块结构

4.3.6批量数据包下载

主机和光模块的批量数据包下载，是指基于MDIO接口进行主机和光模块之间的批量数据包下载。具

体如下：

主机通知光模块开始批量数据包下载，并使用MDIO帧向光模块批量发送数据包，该MDIO帧包

括：数据包地址字段和数据包编号字段。数据包地址字段用来指示一个数据包在光模块中的相对地址，

数据包编号字段用于指示所述一个数据包在多个数据包中的位置；

光模块根据编号判断接收的一个数据包是否为主机本次批量发送的最后一个数据包，从而结束本次

批量下载。

4.3.7写操作流控制

写操作流程控制，用于防止发生从主机到光模块的命令溢出。引起溢出的原因是光模块有些命令处

理过程时间较长，如设置激光器通道。写操作流控制通过一个状态寄存器来实现。这个状态寄存器提供

一个比特位来表示最新的启动命令，它还能在命令完成时，产生一个中断通知主机。主机在执行后续的

写操作之前，负责査询该状态寄存器，或者等待命令完成时产生的中断。读操作或地址自动加1的连续

读操作不需要流程控制。主机可在任意时间执行上述命令，并且每秒可执行多次。主机通过查询光模块

命令执行状态寄存器，获取命令执行状态，以决定下一条写命令是否可以下发给光模块。光模块写操作

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流控制处理过程如图8所示。

主机光模块

主机轮询模块查看其是

否准备好接受写操作

主机提供中断并执行第

一个寄存器写操作。

如果愿意，主机可以

轮询写准备好标志位

而不使用中断。

主机提供中断并执行下

一个寄存器写操作。

图8光模块写操作流流程控制

写操作流程控制状态寄存器见表1。

表1写操作流程控制状态寄存器

访问寄存器

地址大小比特位描述初始值

类型比特位名称

RW15〜9—保留，生产商指定0

R08~6—保留。0

用户恢复和保0:恢复用户的非易失部分；

RW50

存命令h存储用户的非易失部分

—

RO4—保留

00:空闲；

01:命令成功完成；

B004h2RO3〜2命令状态0

10:命令处理中；

11:命令失败

00:生产商指定；

01:生产商指定；

RW卜0扩展命令10:保存用户密码，0

如果bit5=0,则该命令释放；

11:恢复/保存用户非易失部分的内容.

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BC00h~BFFFh地址范围内，大数据块写操作流控状态寄存器见表2。

表2大数据块写操作流控状态寄存器

寄存器访问寄存器

地址大小比特位描述初始值

名称类型比特位名称

请求上传初始化的寄存器位，

RW/SC15上传开始请求0

该比特位自清除

1:已完成；

RW14上传数据块处理0

0:未完成

2RW13上传终止1:终止上传0

B04Ah上传控制

200:无错误；

RW12〜11上传数据块错误码0

01:CRC错误

RO10〜8—保留0

该区域指定上传数据得类型。

RW7〜0上传类型0

其值由生产商指定

当光模块向BCOOh地址写完

RO15上传数据块就绪0

B04Bh上传数据2数据，设置该标志

RW14〜0最大的上传数据块大小主机设置上传数据块大小1

当主机完成向BCOOh地址写

数据块时设置该标志。当该标

光模块升级RW15升级数据块准备0

B04Ch2志被光模块清除之后，主机可

数据

以写下一个数据块

RO14〜0最大的升级数据块大小光模块设置升级数据块大小1

0000:无操作；