QSFP-DD MSA Hardware协议解读（二）

文章目录

[1 低速信号概览](#1 低速信号概览)
[2 各低速信号详解](#2 各低速信号详解)
- [2.1 ModSelL：模块选择](#2.1 ModSelL：模块选择)
- [2.2 ResetL：复位](#2.2 ResetL：复位)
- [2.3 LPMode/TxDis：低功耗模式/发送禁用](#2.3 LPMode/TxDis：低功耗模式/发送禁用)
- - [2.3.1 双重身份](#2.3.1 双重身份)
  - [2.3.2 它怎么工作](#2.3.2 它怎么工作)
  - [2.3.3 实际行为逻辑（结合电平高低）](#2.3.3 实际行为逻辑（结合电平高低）)
  - [2.3.4 特殊情况与提醒](#2.3.4 特殊情况与提醒)
- [2.4 ModPresL：模块在位检测](#2.4 ModPresL：模块在位检测)
- [2.5 IntL/RxLOSL：中断/接收信号丢失](#2.5 IntL/RxLOSL：中断/接收信号丢失)
- - [2.5.1 工作模式](#2.5.1 工作模式)
  - [2.5.2 开漏输出与上拉电阻](#2.5.2 开漏输出与上拉电阻)
- [2.6 P/VS1、P/VS2、P/VS3、P/VS4：可编程/供应商自定义信号](#2.6 P/VS1、P/VS2、P/VS3、P/VS4：可编程/供应商自定义信号)
- [2.7 ePPS/Clock：Enhanced Pulse Per Second，增强型秒脉冲/时钟](#2.7 ePPS/Clock：Enhanced Pulse Per Second，增强型秒脉冲/时钟)
[3 总结](#3 总结)

本文介绍QSFP-DD 的MSA Hardware协议，不只是对协议文档的翻译，还包括协议文档内容的解读，剖析协议规定背后的深意。

1 低速信号概览

除了TWI（Two wire interface，在光模块中就是I2C接口）之外，模块还有以下用于控制和状态显示的低速信号：

ModSelL：模块选择
ResetL：复位
LPMode/TxDis：低功耗模式/发送禁用
ModPresL：模块在位检测
IntL/RxLOSL：中断/接收信号丢失
P/VS1、P/VS2、P/VS3、P/VS4：可编程/供应商自定义信号
ePPS/Clock：Enhanced Pulse Per Second，增强型秒脉冲/时钟

2 各低速信号详解

2.1 ModSelL：模块选择

ModSelL是输入信号，低有效，在模块内部应上拉至Vcc（见协议文档表7）.当主机将ModSelL拉低时，模块会响应TWI总线上的命令。当ModSelL为高电平时，模块不响应。

ModSelL信号的存在，使TWI总线上允许连接多个模块，类似于SPI接口的CS片选信号。

为了避免冲突，当总线上任一个光模块被取消选择后，主机不能在ModSelL为高电平时尝试进行TWI接口通信，必须等待MosSelL断言持续时间2ms后（Aborted sequence--bus release，协议文档第30页表8），才能选择下一个新的模块进行通信。

2.2 ResetL：复位

ResetL信号在模块内部应上拉至Vcc（见表7）。ResetL信号上的低电平持续时间超过最小脉冲宽度10us（t_Reset_init，见表9）时，将启动完整的模块复位，将所有用户模块设置恢复为其默认状态。

2.3 LPMode/TxDis：低功耗模式/发送禁用

LPMode/TxDis管脚是一个多功能开关，它有双重"身份"。

2.3.1 双重身份

身份一：LPMode（低功耗模式开关）
让模块"省着点用电"。当这个开关打开时，模块会进入低功耗模式，消耗更少的功率，适合不传输大量数据时使用。
身份二：TxDis（激光器开关）
直接"关闭"模块的激光发射器，不让它发光发送数据。

2.3.2 它怎么工作

默认状态 ：模块刚通电时，它默认是 LPMode（省电开关）身份。
如何切换身份？ 主设备可以通过 TWI 总线（一种通信线路）发送指令，把这个开关从"省电开关"身份改成"发射器开关"身份。除了正在复位的时候，随时可以改。
切换时间 ：身份切换需要一定时间，最大 100 毫秒（参考表9）。

2.3.3 实际行为逻辑（结合电平高低）

当前身份	信号电平	模块会做什么？
LPMode（省电开关）	高电平 (1)	开启低功耗模式 → 模块省电运行。
LPMode（省电开关）	低电平 (0)	关闭低功耗模式 → 模块全功率运行。
TxDis（发射器开关）	高电平 (1)	禁用所有激光器 → 不发送任何光信号。
TxDis（发射器开关）	低电平 (0)	启用所有激光器 → 正常发光发送数据。

2.3.4 特殊情况与提醒

切换身份时的注意事项 ：如果该管脚配置为LPMode，且是高电平，如果把管脚从"LPMode"改成"TxDis"，那么模块会同时做两件事：① 关闭激光器；② 如果之前是低功耗模式，会自动退出低功耗模式（因为现在要作为发射器开关了）。
硬件 vs 软件控制 ：除了用这个硬件引脚控制，主设备还可以通过 TWI 总线用"软件位"来达到同样的效果。只要硬件信号 或软件位有一个被触发（比如设为1），对应的功能（省电或关发射器）就会生效。

2.4 ModPresL：模块在位检测

该引脚为低电平时，表示模块插入。高电平时，表示没有模块插入。ModPresL在主机板上应上拉至Vcc，在模块内部应下拉为低电平。

2.5 IntL/RxLOSL：中断/接收信号丢失

IntaL/RxLOSL是模块的"报警灯"，有两种不同的报警模式（双模式），一种是通用"异常报警"，另一种是专门的光信号丢失报警。

2.5.1 工作模式

模式一：IntL（中断信号）------ 通用"异常报警"
- 作用：当模块内部发生了什么需要主机注意的事情（比如温度过高、电压异常、激光器故障等），这个信号就会亮起（变为低电平），通知主机："我有情况，快查我！"
- 主机如何响应 ：主机看到报警后，会通过 TWI 总线（通信线路）去询问模块具体是什么问题。主机读完所有报警信息后，这个报警灯就会自动熄灭（变为高电平）。
模式二：RxLOSL（接收信号丢失报警）------ 专门的光信号丢失报警
- 作用：专门用来检测光信号是否丢失 。如果模块的接收端没有收到光（比如光纤断了、对端没发光），这个信号就会亮起（变为低电平） 。信号恢复后，它就会熄灭（变为高电平）。
- 特点：它比通用中断更"专一"，只关心"有没有光进来"。如果模块有多个通道，只要任意一个通道 丢光，它就会报警；只有当所有通道都正常收到光，它才会熄灭。
默认状态与切换：
- 默认模式 ：模块刚通电时，它默认工作在 IntL（通用报警） 模式。
- 如何切换？ 主机可以通过 TWI 总线 发送指令，把它改成 RxLOSL（光信号丢失报警） 模式。除了复位期间，随时可以改。
- 切换时间 ：模式切换需要 100 毫秒（见时序表）。
- 重要细节：如果当前没有报警（信号为高电平），那么切换模式后，信号仍保持高电平（不会无故报警）。

2.5.2 开漏输出与上拉电阻

这个信号是开漏输出 ，意味着它只能拉低（报警时），不能主动拉高。主机板上需要接一个上拉电阻到电源（Vcc）。当模块不报警时，Vcc把信号拉高（高电平表示正常）；当模块报警时，它把信号拉低（低电平表示异常）。

2.6 P/VS1、P/VS2、P/VS3、P/VS4：可编程/供应商自定义信号

P/VS1_{4是可编程/供应商特定引脚，其中P/VS1、P/VS4是输入，P/VS2、P/VS3是输出。P/VS1}4默认被禁用。

2.7 ePPS/Clock：Enhanced Pulse Per Second，增强型秒脉冲/时钟

功能：ePPS/Clock 就像一个"超级精准的秒表"，用于给光模块和主机"对表"，确保它们的时间步调完全一致。由主机每秒提供一个脉冲信号给光模块，让模块跟着主机精确到纳秒级别地走时，从而支持高速网络中需要极高时间同步精度的应用（比如 5G、高频交易、数据中心内延迟测量）。

特点："增强"二字，意味着它在比传统的秒脉冲（1PPS）技术的基础上，在抗干扰能力、信号质量和同步精度上都做了专门优化，以满足数据中心对时间同步更严苛的要求。

连接方式：在模块内部具有至少 4.7 kΩ 的并联端接。为了提高更快时钟（例如 156.25 MHz）的信号完整性，并联端接电阻可低至 470 Ω，并可选择交流耦合。

3 总结

必须上下拉的信号如下：

信号	上下拉端
ModSelL	在模块内上拉至Vcc
ResetL	在模块内上拉至Vcc
ModPresL	在主机板上拉至Vcc，在模块内下拉至GND
IntL/RxLOSL	在主机板上拉至Vcc
I2C接口	在主机板上拉至Vcc