2 优化系统控制器 I/O 的使用

具有 24 个通道的网络交换机通常拥有 48 个或以上的低电流 LED，用于显示各种通道状态，例如已建立连接和数据传输。这里的问题在于控制所有这些 LED 所需的 GPIO 数量。为了避免因采用包含更多 I/O 的 FPGA 或 ASICS 而导致成本增加，一种常见的解决方案是将 LED 驱动和控制负载转移到 8 位移位寄存器。在大多数情况下，这样可将 48 个 GPIO 的需求减少到仅需 3 个，同时还提高了驱动强度。SN74HC595 等移位寄存器可通过级联方式连接在一起，从而提供系统中所需任意数量的输出。

对于包含光学接口的网络交换机，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 个系统管理引脚，其中两个用于输入信号，两个用于输出信号。这些信号包括：模块复位信号、模块选择/使能信号、模块存在信号以及中断信号。对于包含多个此类光学接口的较复杂网络交换机，管理这些端口所需的 GPIO 的数量很快就会带来麻烦。图 2-1 展示了包含四个 QSFP 端口的系统所适用的移位寄存器用例。

图 2-1 用于网络交换机光学接口的 I/O 扩展

串行输入/并行输出移位寄存器 SN74HC595 通过级联方式连接在一起，提供了二十四个输出来控制十六个状态 LED 和 8 个 QSFP 模块管理信号。并行输入/串行输出移位寄存器 SN74HC165 从 QSFP 模块接收 8 个信号，并以串行方式向系统控制器输出数据。通过让所有移位寄存器共用一个公共时钟信号，系统控制器便可只使用总共五个 GPIO 来执行所有这些功能。