本发明属于电通信，更进一步涉及数据传输中的一种高速pcie信号光电转换装置与方法。本发明可以用于pcie电信号数据传输中进一步拓展计算机系统中pcie连接方式的在各行各业的应用范围和应用方式。
背景技术：
1、随着pcie技术和应用方式的不断发展，pcie差分信号对pcb板材和长距离稳定传输的要求越来越高。然而，受限于高速串行电信号的抗衰减、抗干扰的能力，存在pcie电信号传输距离短、传输易受干扰等问题，导致pcie连接方式难以支持跨机箱进行应用，影响了计算机系统中pcie连接方式的在各行各业的应用范围和应用方式。
2、中国科学技术大学在其申请的专利文献“一种基于光纤的pcie数据传输装置及方法”(申请号201910508379.x申请公布号cn 110278032 a)中公开了一种用于通过光纤将主板的复位信号和数据信号传输至一个及以上的pcie设备的pcie数据传输装置及方法。该装置包括pcie金手指、pcie交换模块、pcie中继模块和sfp+模块，其中：pcie金手指用于将数据信号传输至pcie交换模块，并将复位信号传输至sfp+模块；pcie交换模块用于将数据信号分发至pcie中继模块；pcie中继模块用于对数据信号进行预加重处理和去加重处理，并将处理后的数据信号发送至其连接的sfp+模块；sfp+模块用于通过光纤将复位信号以及处理后的数据信号发送至其连接的pcie设备。实现了利用光纤长距离传输pcie的数据信号和复位信号，并且实现了多设备交换功能，可应用于万兆传输级别的数据获取系统。该专利文件公开的技术方案存在三点不足之处是，其一，未考虑对pcie接口中复位信号、热插拔信号进行专门处理，光纤收发器只适用于sfp+模块，光纤收发器兼容性弱；其二，未考虑时钟信号通过光纤传输给pcie设备，只支持具备异步时钟功能的pcie设备，使用范围受限；其三，只考虑了计算机与pcie设备之间的pcie透明连接方式，未考虑计算机与计算机之间的pcie非透明连接方式，使其应用范围受限。
3、苏州元脑智能科技公司在其申请的专利文献“信号发送方法及装置、存储介质、电子设备”(申请号202311539045.1申请公布号cn 117254860 a)中公开了一种信号发送方法。该方法的实现步骤包括：获取待发送至第一对端设备的第一数据信号和第一辅助信号，第一数据信号待通过n个pcie光纤链路发送至第一对端设备，n为大于或等于2的正整数；确定与第一辅助信号对应的第一信号强度序列，第一信号强度序列中具有m个第一信号强度，m大于或等于2；根据第一信号强度序列将第一数据信号转化为n个第一光信号，并通过n个pcie光纤链路将n个第一光信号发送至第一对端设备，n个第一光信号中的m个第一光信号的信号强度与m个第一信号强度具有一一对应关系。该方法解决了无法较好的在pcie光纤链路中传输辅助信息的问题。但是，该专利文件公开的技术方案仍然存在三点不足之处是：其一，未实现热插拔功能，对于长距离设备的启动时间要求过高，不利于灵活应用；其二，未实现时钟传递的相位控制功能，不能实现某些不支持异步时钟的pcie主设备和从设备的有效通信；其三，未考虑光信号在光纤链路中的衰减问题，对光强度传递信息准确性的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提出一种高速pcie信号光电转换装置与方法，旨在解决pcie电信号在传输距离短、传输易受干扰方面的难题。
2、实现本发明目的的思路是，针对pcie电信号传输距离短、传输易受干扰的问题，本发明在不改变现有计算机信息系统体系架构和软硬件状态的情况下，在pcie两端的电信号基础上通过光电相互转换方式，传输之前对复位、热插拔等低频的并行电信号进行了转换处理。通过光纤传输数据信号的同时，为了支持同步时钟pcie设备，还通过光纤对pcie时钟信号进行了传输，实现多通道pcie差分、时钟信号的长距离稳定传输。使用本发明可进一步拓展高速pcie信号光电转换的应用范围，使计算机与pcie设备之间pcie连接、计算机与计算机之间pcie连接不再受限于电信号衰减的距离限制以及光纤收发器规格限制，进一步增强计算机信息系统灵活性。
3、实现本发明目的的技术方案如下：
4、本发明的高速pcie信号光电转换装置，以光纤作为传导，用于pcie主设备与pcie从设备之间的远距离传输；该装置包括信号接口模块、信号并入模块、信号驱动模块、光电发射模块、光电接收模块、信号适配模块；其中：
5、所述信号接口模块，用于连接pcie主设备或者从pcie从设备，接收pcie主设备的pcie总线信号，或将pcie总线信号传输至pcie从设备，pcie总线信号包括pcie数据信号、时钟信号、复位信号、热插拔信号；
6、所述信号并入模块，通过内部集成的fpga器件，将复位输出信号、热插拔信号1#转换为差分信号，并传输至信号驱动模块；将信号适配模块提供的差分信号还原为单端信号，并输送至信号接口模块；
7、所述信号驱动模块，将从信号接口模块和信号并入模块得到的差分信号，进行调理、放大、滤波，输送到光电发射模块；
8、所述光电发射模块，利用发光二极管、激光器光源组件，将从信号驱动模块得到的差分信号转换为光信号，并发送该光信号；
9、所述光电接收模块，接收来自光纤的光信号，利用光电二极管、光电倍增管的接收器组件，通过信号解码处理，将光信号转换为差分电信号，并送至信号驱动模块；
10、所述信号适配模块，利用信号调理电路，将高速pcie信号光电转换装置提供的电信号进行调理输出；其中数据接收信号、输入时钟信号输送至数据接口模块，复位信号、热插拔信号输送至信号并入模块。
11、本发明的高速pcie信号光电转换方法的步骤包括如下：
12、步骤1，热插拔信号通过信号接口模块，传入信号并口模块，通过信号并口模块转换为差分信号，并传入信号驱动模块；
13、步骤2，识别并发送热插拔信号，如识别为插入状态，则具备通信条件执行步骤3，如识别为拔出状态，则执行步骤6；
14、步骤3，传递pcie数据信号及时钟信号：
15、高速pcie信号光电转换装置通过内部电路，将pcie总线数据信号及时钟信号转换为光信号，并通过光纤从发送端发送出去到接收端；
16、步骤4，传递复位信号，建立总线握手：
17、高速pcie信号光电转换装置发送端将复位信号转换为光信号，传入高速pcie信号光电转换装置接收端；
18、步骤5，开始通信：
19、通过高速pcie信号光电转换装置建立的光纤链路，pcie总线完成总线握手，开始通信；
20、步骤6，高速pcie信号光电转换装置信号中断，关闭通信。
21、本发明与现有技术相比具有以下优点：
22、第一，由于本发明装置中的信号并入模块，传输之前可实现对复位、热插拔低频并行电信号与高频的串行差分电信号之间的相互转换，所支持的复位信号、热插拔信号更广。使得本发明的装置具有光电转换模块可选用光纤收发器不再局限于sfp+模块，光纤收发器兼容性更好的优点。
23、第二，由于本发明装置中的光电转换模块，可将时钟信号通过光纤传输给pcie设备或主机，支持具备异步时钟功能的pcie设备，使得本发明的装置具有支持同步时钟方式的pcie设备，使用范围更广的优点。
24、第三，由于本发明的方法，在不改变现有计算机信息系统体系架构和软硬件状态的情况下，同时考虑了将复位信号、pcie差分数据信号、时钟信息进行光电转换，并使用光纤方式进行传输。传输之前专门对复位、热插拔等低频的并行电信号进行了转换处理，更好地支持复位信号、pcie差分数据信号、时钟信号的长距离稳定传输，使得本发明在实现计算机与pcie设备之间pcie连接、计算机与计算机之间pcie连接时，不再受限于电信号衰减的距离限制、光纤收发器规格限制，进一步增强计算机信息系统灵活性。
1.一种高速pcie信号光电转换装置，其特征在于：以光纤作为传导，用于pcie主设备与pcie从设备之间的远距离传输；该装置包括信号接口模块、信号并入模块、信号驱动模块、光电发射模块、光电接收模块、信号适配模块；其中：
2.根据权利要求1所述的一种高速pcie信号光电转换装置，其特征在于，所述高速pcie信号光电转换装置为收发一体，表述为可以连接pcie总线主设备端、也可以连接pcie总线从设备端。
3.根据权利要求1所述的一种高速pcie信号光电转换装置，其特征在于，所述高速pcie信号光电转换装置的发送端，为接入pcie总线主设备端的高速pcie信号光电转换装置；所述高速pcie信号光电转换装置接收端，为接入pcie总线从设备端的高速pcie信号光电转换装置。
4.根据权利要求1所述的一种高速pcie信号光电转换装置，其特征在于，所述的信号接口模块采用qsfp28光模块标准金手指，单对差分速度可达25g/s，可支撑pcie1.02.5g/s、pcie2.05.0g/s、pcie3.08g/s、pcie4.0 16g/s的传输速率要求。
5.根据权利要求1所述的一种高速pcie信号光电转换装置，其特征在于，所述信号驱动模块用于同相位传送pcie总线时钟信号，即支持同步时钟传输。
6.根据权利要求1所述的一种高速pcie信号光电转换装置，其特征在于，所述信号适配模块具备锁相环功能。
7.根据权利要求1所述装置的一种高速pcie信号光电转换方法，其特征在于，该转换方法的步骤包括如下：
8.根据权利要求7所述的一种高速pcie信号光电转换方法，其特征在于，步骤1中所述的热插拔信号，在主设备端，通过高速pcie信号光电转换装置中的信号接口模块，传入信号并口模块，通过信号并口模块转换为pcie差分电信号，并传入信号驱动模块，转换为光信号，并通过光电发送模块发送出去；在从设备端，高速pcie信号光电转换装置的光电接收模块，接收光纤传输来的光纤信号，并转换为差分电信号，接入信号并入模块后，进一步转换为单端信号，最后通过信号接口模块输送给pcie从设备。
9.根据权利要求7所述的一种高速pcie信号光电转换方法，其特征在于，步骤4中所述的复位信号，在主设备端，通过高速pcie信号光电转换装置中的信号接口模块，传入信号并口模块，通过信号并口模块转换为差分信号，并传入信号驱动模块，转换为光信号，并通过光电发送模块发送出去；在从设备端，高速pcie信号光电转换装置的光电接收模块，接收光纤传输来的光纤信号，并转换为差分电信号，接入信号并入模块后，进一步转换为单端信号，最后通过信号接口模块输送给pcie从设备。
10.根据权利要求7所述的一种高速pcie信号光电转换方法，其特征在于，步骤1、步骤4中所述的热插拔信号、复位信号，均为无法直接光电转换的io信号，需要转化为差分信号后再进行光电转换；io信号高电平转换为10mhz的差分信号，io信号低电平转换为10khz的差分信号；通过信号频率的不同，传递不同的电平信息。
