1、参考标准：
SFP MSA （September 14, 2000）
2、接口概述：
SFP MSA规范定义的SFP接口主要针对千兆速率数据通讯如光纤通道和千兆以太网应用(gigabit rate datacom applications such as Fibre Channel and Gigabit Ethernet)；由于其较GBIC接口体积小的优势，大大减小了硬件布板面积，从而提高端口密度，目前已广泛应用于各种LAN和WAN设备上。SFP光模块采用LC接头；GBIC光模块采用SC接头，LC接头的截面只有SC接头的一半。SFP MSA规范指出可根据SFP光模块的颜色来区分其支持的光纤模式，黑色或褐色为多模、蓝色为单模。
3、信号数量：
SFP接口共有20根引脚，其引脚定义如下：
图3-1 SFP接口引脚定义
引脚定义(Module指光模块)：
| 引脚 | 定义 | 方向 | 描述 |
| TX Fault | 发送端故障指示(Transmitter Fault Indication)；高电平有效； 高电平指示光模块存在故障； 低电平指示光模块工作正常，当输出为低时，其电平<0.8V。 | Module 输出 | OC/OD输出； 需在主板上使用4.7K~10K电阻上拉； 上拉电压范围为(2.0V~VccT/R+0.3V) |
| TX Disable | 发送端关闭(Transmitter Disable)；高电平有效；其电平指示状态为： 高电平(2.0~3.465V)或open状态：关闭发送光信号输出； 低电平(0~0.8V)状态：指示正常工作； (>0.8,<2.0V)状态：无效状态 | Module 输入 | 用于关断光模块发送光信号的输出；需在光模块内采用4.7K~10K电阻上拉； |
| MOD-DEF2 | 光模块类型标志2 (Module Definition 2) | 这3个引脚为光模块类型标志位，需在主板上进行4.7~10K电阻上拉，上拉电压为VccT或VccR。 MOD-DEF0在光模块内接地表示模块存在；MOD-DEF1/2用来与I2C( two wire serial interface)接口相接，其中MOD-DEF1与clock相接，MOD-DEF2与data相接。 | |
| MOD-DEF1 | 光模块类型标志1(Module Definition 1) | ||
| MOD-DEF0 | 光模块类型标志0( Module Definition 0) | ||
| Rate Select | 速率选择，选择全带宽或降低接收端带宽(Select between full or reduced receiver bandwidth)；其电平指示状态为： 高电平(2.0~3.465V)状态：全带宽； 低电平(0~0.8V) 或open状态：减小带宽； (>0.8,<2.0V)状态：无效状态 | Module 输入 | 可选信号，可调整接收器的带宽用以兼容多种速率(如光通道1X和2X速率)。此输入引脚需内部下拉电阻>30欧。 |
| LOS | 信号丢失指示(Loss of Signal)； 高电平有效； 高电平指示光模块接收到的光信号能力低于接收器的灵敏范围(the worst-case receiver sensitivity)； 低电平指示光模块工作正常，当输出为低时，其电平<0.8V。 | Module 输出 | OC/OD输出； 需在主板上使用4.7K~10K电阻上拉； 上拉电压范围为(2.0V~VccT/R+0.3V) |
| VeeR | 接收地(Receiver Ground) | Module 输入 | VeeR与VeeT可在光模块内部连接 |
| VeeT | 发送地(Transmitter Ground) | ||
| RD+/- | 接收信号(Received Data Out) | Module 输出 | 差分输出信号；AC耦合(在光模块内处理)；100欧差分阻抗控制；差分信号幅度(370~2000mV)，单端信号幅度(185~1000mV)。 |
| VccR | 接收电源(Receiver Power) | Module 输入 | VccR与VccT可在光模块内部连接；3.3V±5%，最大消耗电流为300mA；主板上的推荐滤波方案见图二；热插拔光模块引起的涌入电流不能超过30mA；电感的直流电阻需低于1欧。 |
| VccT | 发送电源(Transmitter Power) | ||
| TD+/- | 发送信号(Transmit Data In) | Module 输入 | 差分输入信号；AC耦合(在光模块内处理)；100欧差分阻抗控制；差分信号幅度(500~2400mV)，单端信号幅度(250~1200mV)；但为了获得最好的EMI效果，推荐输入差分信号幅度为(500~1200mV)，单端信号幅度为(250~600mV)。 |
SFP MSA规范要求SFP光模块采用长短Pin技术来实现热插拔，其上电顺序为：
4、信号电平：
参考SFP MSA规范：
VccR/VccT电平指标：3.3V±5%；最大消耗电流300mA；热插拔光模块引起的涌入电流不能超过30mA
控制及状态信号电平要求：VH=(2.0~3.465)V；VL=(0~0.8)V；
驱动端差分数据信号电平要求：差分信号幅度(370~2000mV)，单端信号幅度(185~1000mV)。
接收端差分数据信号电平要求：差分信号幅度(500~2400mV)，单端信号幅度(250~1200mV)；但为了获得最好的EMI效果，推荐输入差分信号幅度为(500~1200mV)，单端信号幅度为(250~600mV)。
说明一：规范并未明确指示测试点的位置，考虑到引脚定义时以Module作为参考，则推测测试点为靠近Module端。
说明二：规范中并未对差分信号的上升/下降时间及抖动作出要求，但实际应用中，芯片指标中可能会包含这些测试项，因此此时应将芯片指标要求作为标准。
5、PCB及原理设计要求
参考SFP MSA规范：
差分数据线的差分阻抗应控制在100欧姆；
基于EMI要求，在SFP光模块拔出后，所有的电信号均应被关断(shut off)；
应使用标准的布板规则：相应引脚通过过孔连接到Vcc和Gnd；短且等长的差分信号走线；使用微波传输走线，其单端阻抗推荐为50欧。屏蔽地(chassis ground)与外部电磁接口屏蔽壳不应与信号地相接；SFP光模块通过屏蔽罩向外部散热，屏蔽罩应与SFP接口的信号地电气隔离，从而将可能流经机架的大的突发电流进行隔离。
规范推荐的滤波方案见下图：
图5-1 推荐主板电源(VccR与VccT)滤波方案
差分数据线采用AC耦合方式，AC耦合在光模块内部完成，主板上可不再进行AC耦合处理。
控制及状态信号需在板上使用4.7K~10K电阻上拉至(2.0V~VccT/R+0.3V)。
规范推荐的SFP接口连接图如下图所示：
图5-2 规范推荐的SFP接口连接图
6、信号速率与带宽
SFP接口仅支持单通道，其信号速率为1.25 Gbps。规范未限制其频偏，具体指标需参考具体的芯片指标。
7、编码方式及对应传输帧格式
采用8B/10B编码方式。
8、测试指标
差分数据信号电平测试指标参见信号电平部分；
规范未给出差分数据信号的眼图及抖动测试指标；
控制及状态信号的电平测试指标参见信号电平部分；
图8-1 控制及状态信号的时序要求
| 项目 | 说明 | 指标 | 是否可测试 | 测试方法 |
| t_off | TX Disable Assert Time | <10us | 可以进行测试 | 从TX Disable信号的上升沿至光输出信号下降到正常输出信号的10%为止。 |
| t_on | TX Disable Negate Time | <1ms | 可以进行测试 | 从TX Disable信号的下降沿至光输出信号上升到正常输出信号的90%为止。 |
| t_init | Time to initialize, including reset of TX_Fault | <300ms | 此指标本身不可测试，但需测试上电时TX_Fault信号是否在t_init时间内被置为无效 | From power on or negation of TX Fault using TX Disable |
| t_fault | TX Fault Assert Time | <100us | 无法测试 | Time from fault to TX fault on. |
| T_reset | TX_Disable to reset | >10us | 可以测试，可依据TX Disable信号的有效时间来确定 | Time TX Disable must be held high to reset TX_fault |
| T_loss_on | LOS Assert Time | <100us | 无法测试，主要是无法确定loss出现时间 | Time from LOS state to RX LOS assert |
| T_loss_off | LOS Deasset Time | <100us | 无法测试，主要是无法确定loss出现时间 | Time from non-LOS state to RX LOS deassert |
| T_ratesel | Rate-Select Change Time | <10us | 可以测试，依据不同的带宽选择，其选择的时钟沿不同 | Time from rising or falling edge of Rate Select input until receiver bandwidth is in conformance with appropriate specification. |
| F_serial_clock | Serial ID Clock Rate | <100kHz | 可以测试 |
SFP收发器上电初始化进程描述(Tx_Disable无效的情况下)：
SFP收发器上电后，在电源电压达到规范要求后，TX_FAULT有可能为有效状态(如果使用TX_FAULT信号的话)，即高电平。对于Tx_Disable信号为无效情况下的收发器初始化进程，当收发器内部的安全电路检测到收发器已经进入正常状态后，同时收发器未检测到故障，TX_FAULT将在t_init时间内变为无效。t_init的起始时间为VCCT超过规范定义的最小操作电压时。如果TX_FAULT信号在t_init时间结束后仍然有效，说明收发器已经检测到了一次传输错误。
如果收发器内未使用安全电路，上电时，TX_FAULT信号即可能为无效状态。
图8-2 SFP收发器上电初始化进程描述(Tx_Disable无效的情况下)
SFP收发器上电初始化进程描述(Tx_Disable有效的情况下)：
针对Tx_Disable有效情况下的SFP收发器上电初始化进程，在上电TX_DISABLE信号有效期间， TX_FAULT的状态是不确定的。在TX_DISABLE信号变为无效后，当安全电路初始化被执行时，TX_FAULT信号可能变为有效，即高电平。当收发器内部的安全电路检测到收发器已经进入正常状态后，同时收发器未检测到故障，TX_FAULT将在t_init时间内变为无效。t_init的起始时间为TX_DISABLE信号变为无效的时候。如果TX_FAULT信号在t_init时间结束后仍然有效，说明收发器已经检测到了一次传输错误。
如果收发器内未使用安全电路，TX_FAULT信号即可能为无效状态。
图8-3 SFP收发器上电初始化进程描述(Tx_Disable有效的情况下)
规范中分为2部分来介绍TX_FAULT信号在初始化时的状态，是由于当TX_DISABLE信号状态不同时，t_init的起始计算时间也不相同。当然这2部分介绍的还有一个前提就是光模块已经存在，即已插上的情况。
针对光模块未插入时的情况：
当收发器未插入时，TX_FAULT信号会由于主机上的上拉电阻而保持在有效状态。
热插入情况下的初始化进程与前面介绍的相同。
SFP收发器发送信号的管理：
对于SFP收发器的发送信号的管理依靠TX_DISABLE信号，其时序要求如下图所示；注意，t on的截止时间是当光强达到最终值的90%，而非光强的平均值。
图8-4 SFP收发器发送信号的管理时序
SFP收发器的故障检测描述：
TX_FAULT信号仅被支持安全电路的SFP收发器执行。如果TX_FAULT信号未被执行，此信号将被SFP收发器强制在低状态，即无效状态。
图8-5 SFP收发器的故障检测时序
由上图可以看出，当TX_FAULT信号为有效状态时，对应的SFP光模块的发送信号均为故障信号。
SFP收发器的故障恢复：
当发送端的故障是瞬时的时候，需遵守如下的reset协议。为了reset故障电路及相关检测电路，TX_DISABLE信号至少应持续为有效状态t_reset段时间，然后切换为无效状态。在小于t_init，的时间内，光收发器将重新正确初始化激光电路、无效TX_FAULT信号。如果故障现象不再存在，收发器将开始正常操作。如果在激光电路重新初始化的过程中，又检测到了故障导致TX_FAULT信号有效的话，此次故障将被锁定，并且光收发器处于未使能状态直到下一次复位协议的到来。SFP光模块生产厂商应保证在所有的reset尝试中、正常操作中、单个故障现象出现时，通过open的连接器或光纤的光发射能量均兼容IEC825-1和CDRH标准。同时，SFP光模块可能需要内部保护电路用来防止频繁的有效TX_DISABLE信号所产生的可能危害安全的能量脉冲。瞬时故障的成功恢复时序参见下图8。不成功的故障恢复的时序见下图9。
图8-6 SFP收发器的瞬时故障成功恢复时序
图8-7 SFP收发器的瞬时故障恢复不成功时序
上图之所以称为不成功，是由于在光模块重新初始化的过程中又检测到了故障。
SFP收发器的LOS信号指示：
针对链路状态可能处于非正常操作范围的SFP收发器，其LOS信号可以给系统起到指示作用。典型的指示信息包括：未安装线缆、线缆损坏、或远端收发器存在未使能、故障，未上电的情况。
图8-8 SFP收发器的LOS信号指示
针对t_loss_on与t_loss_off指标，我们实验室不具备测试条件，因为无法确定当前loss出现的起始时间与截止时间，详见上图的Occurrence of loss，其高电平时间我们不可知。
9、测试方法
SFP接口信号测试表格：
| 测试项 | 测试指标 | 测试点 | 测试结果 | 备注 |
| VccR/VccT | 3.3V±5%； 最大消耗电流300mA； 热插拔引起的涌入电 流不能超过30mA | 靠近Module端 | ||
| 控制及状态信号电平 | VH=(2.0~3.465)V； VL=(0~0.8)V | |||
| 差分输出信号峰峰值 | 370~2000mV | |||
| 单端输出信号对地电压 | 185~1000mV | |||
| 差分输入信号峰峰值 | 500~2400mV | 为了获得最好的EMI效果，推荐输入差分信号幅度为(500~1200mV) | ||
| 单端输入信号对地电压 | 250~1200mV | 为了获得最好的EMI效果，推荐输入单端信号幅度为(250~600mV) | ||
| t_off（TX Disable Assert Time） | <10us | 如果实际应用中使用这些控制与状态信号，需测试这些项。 | ||
| t_on（TX Disable Negate Time） | <1ms | |||
| t_init（Time to initialize, including reset of TX_Fault） | <300ms；此指标本身不可测试，但需测试上电时TX_Fault信号是否在t_init时间内被置为无效 | |||
| T_reset（TX_Disable to reset） | >10us | |||
| T_ratesel（Rate-Select Change Time） | <10us | |||
| F_serial_clock（Serial ID Clock Rate） | <100kHz |
10、应用环境
主要针对千兆速率数据通讯如光纤通道和千兆以太网应用(gigabit rate datacom applications such as Fibre Channel and Gigabit Ethernet)；在端口密度要求较高的情况下，其体积小，速率高的优势显得尤为突出。
标签：模块,TX,交换,SFP,差分,收发器,接口,信号 From： https://blog.csdn.net/cgk123/article/details/143351889