很多第一次接触带 SFP / SFP+ 接口 FPGA 开发板的用户，看到开发板上有“光口”，第一反应通常是：

是不是必须买两个光模块，再买一根光纤，才能做实验？

如果看到开发板标配的是一根“DAC 铜缆”，又很容易产生新的疑问：

• DAC 是什么？
• 为什么不是光纤？
• DAC 是不是低配方案？
• 用 DAC 能不能正常学习 GTX / GTP / GTH？
• 能不能跑 Aurora、Ethernet 等高速通信实验？
• 用 DAC 做实验，会不会和以后使用光模块不一样？

其实，对于 FPGA 开发学习中的绝大多数高速串行通信实验来说，DAC 不但完全可以使用，而且通常比光模块 + 光纤更适合桌面学习和调试。

本文就把 DAC、SFP 光模块和光纤之间的关系讲清楚。

1. 先说结论

如果你的主要目的是学习：

• FPGA GTX / GTP / GTH 高速收发器
• PRBS 测试
• Aurora
• 高速串行数据通信
• Ethernet
• 自定义高速通信协议
• 高速接口环回
• 误码测试
• 双 SFP 口板内闭环验证

那么：

使用 DAC 高速直连铜缆即可完成绝大多数实验，不需要额外购买光模块和光纤。

特别是对于带有两个 SFP / SFP+ 接口的开发板，只需要一根 DAC：

SFP1 ←→ DAC ←→ SFP2

一块开发板就可以完成完整的高速发送、传输、接收和校验闭环。

2. DAC 到底是什么？

DAC 的英文全称是：

Direct Attach Cable

中文一般称为：

高速直连铜缆

也经常简称：

DAC 线

它不是普通网线，也不是普通铜线。

DAC 内部使用的是专门用于高速差分信号传输的铜缆，常见的是 Twinax 双轴结构。

DAC 的两端已经直接做成了 SFP / SFP+ 插头，因此可以直接插入设备的 SFP 接口。

外观看起来大致可以理解为：

SFP 插头 ===== 高速铜缆 ===== SFP 插头

也就是说，它把：

两个 SFP 插头 + 中间高速传输线

直接做成了一体。

3. 为什么很多人会把 SFP 接口理解成“光口”？

因为在交换机、服务器、通信设备中，我们最常见的 SFP 使用方式确实是：

设备 → SFP 光模块 → 光纤 → SFP 光模块 → 设备

例如：

FPGA 板 A

↓

SFP 光模块

↓

光纤

↓

SFP 光模块

↓

FPGA 板 B

所以久而久之，很多人直接把 SFP 接口叫成了“光口”。

但严格来说：

SFP / SFP+ 是一种接口和模块形态，并不等于只能传输光信号。

它既可以插：

• 光模块

也可以连接：

• DAC 高速直连铜缆

还可以使用其他符合相应规范的模块。

因此，“SFP 接口”并不等于“必须使用光纤”。

4. DAC 和光模块 + 光纤到底有什么区别？

最直观的区别就是中间传输介质不同。

使用光模块时

信号路径大致是：

FPGA

↓

高速电信号

↓

SFP 光模块

↓

转换成光信号

↓

光纤

↓

SFP 光模块

↓

转换回高速电信号

↓

FPGA

也就是：

电 → 光 → 光纤传输 → 电

使用 DAC 时

信号路径则简单很多：

FPGA

↓

高速电信号

↓

DAC 铜缆

↓

高速电信号

↓

FPGA

也就是：

电 → 铜缆 → 电

DAC 中间不需要进行光电转换。

5. 对 FPGA 来说，两种方式有什么区别？

这是 FPGA 学习用户最关心的问题。

实际上，对于 FPGA 内部的 GTX / GTP / GTH 等高速收发器来说，它们首先处理的本来就是高速差分电信号。

例如：

FPGA GTX TX

把高速串行数据发送到 SFP 接口。

至于 SFP 接口外面连接的是：

• DAC

还是：

• 光模块 + 光纤

很多情况下并不会改变 FPGA 内部的核心通信逻辑。

例如你做 Aurora 实验时，FPGA 主要关心的是：

• TX 是否发送数据
• RX 是否正确收到数据
• Lane 是否建立
• 时钟是否稳定
• 编码是否正确
• 数据是否发生误码
• 链路是否建立成功

至于中间几十厘米的传输过程究竟通过：

铜缆

还是：

光纤

通常不是 FPGA 协议学习的重点。

因此，对于常见的 FPGA 高速接口学习：

DAC 和光模块 + 光纤在 FPGA 端的实验流程基本是一致的。

6. 双 SFP 开发板为什么特别适合配 DAC？

如果一块 FPGA 开发板上带有两个 SFP / SFP+ 接口，那么 DAC 特别方便。

例如：

SFP1 ←→ DAC ←→ SFP2

这样一块板就能自己和自己通信。

FPGA 内部可以设计：

数据发生器

↓

GTX TX

↓

SFP1

↓

DAC

↓

SFP2

↓

GTX RX

↓

数据校验器

这样就形成了一个完整的高速通信闭环。

可以验证：

• GTX / GTP / GTH 是否正常工作
• 收发器时钟是否正确
• PLL 是否锁定
• Lane 是否正常建立
• PRBS 是否存在误码
• Aurora 是否能够建链
• 自定义协议是否正确
• 接收数据是否与发送数据一致
• 不同速率下链路是否稳定

而且：

只需要一块开发板和一根 DAC。

不需要：

• 第二块 FPGA 开发板
• 两个 SFP 光模块
• 一根光纤

对于学习和调试来说非常方便。

7. DAC 是不是“为了省成本才用的低配方案”？

不是。

DAC 本身就是高速通信设备中非常常见的一种连接方式。

它的核心优势就是：

短距离、高速、低成本、低功耗、连接简单。

尤其适合：

• 机柜内部
• 服务器互联
• 交换机短距离连接
• 测试设备
• FPGA 开发调试
• 实验室桌面环境

对于几十厘米到几米范围内的高速互联，使用 DAC 是非常正常的技术方案。

开发板默认配一根 50cm 左右的 DAC，恰好非常适合桌面实验：

开发板两个 SFP 接口之间可以直接连接，不需要绕很长的线，也不需要额外设备。

8. DAC 会不会影响高速性能？

不能简单理解成“铜缆性能差，光纤性能好”。

在短距离范围内，优质 DAC 本身就是专门为高速差分信号设计的。

对于开发板常见的短距离实验，例如：

几十厘米

使用 DAC 往往非常合适。

而且因为链路短，中间又没有额外的光电转换过程，系统结构反而更加简单。

当然，如果距离越来越长，铜缆的：

• 插入损耗
• 高频衰减
• 信号完整性
• 串扰

都会逐渐变得更加明显。

这时光纤就会体现出明显优势。

所以可以简单理解为：

短距离：DAC 很合适

长距离：光纤更有优势

9. DAC 和光纤各自适合什么场景？

可以简单对比如下。

10. 哪些实验必须使用光模块和光纤？

虽然 DAC 可以完成绝大部分 FPGA 高速数字通信学习，但它不能替代真正的“光通信实验”。

如果你需要研究的是：

• 光模块工作原理
• 激光器
• 光接收器
• 光功率
• 发射光功率
• 接收灵敏度
• 单模光纤
• 多模光纤
• 850nm / 1310nm / 1550nm 波长
• 光纤衰减
• 光纤传输距离
• 光模块 DDM / DOM
• 不同波长光模块
• 光通信链路预算

这些内容当然还是需要：

光模块 + 光纤

因为这些实验研究的重点本身就是“光”。

而如果你学习的是：

FPGA 高速数字通信

那么 DAC 通常已经足够。

11. 换成光模块之后，FPGA 程序是不是要重新写？

对于很多常规应用来说：

通常不需要因为 DAC 换成光模块，就重新设计 FPGA 的高速通信核心逻辑。

例如原本使用 DAC 做：

FPGA → GTX → SFP1 → DAC → SFP2 → GTX → FPGA

以后改成：

FPGA → GTX → SFP1 → 光模块 → 光纤 → 光模块 → SFP2 → GTX → FPGA

FPGA 内部仍然是在发送和接收高速串行数据。

因此你完全可以先使用 DAC：

学习 GTX、调试协议、验证数据。

等真正需要光纤的时候，再更换成：

光模块 + 光纤。

这也是一种非常合理的学习方式。

12. 为什么我们的开发板默认配 DAC，而不是默认配两只光模块？

我们的很多开发板提供 2 路 SFP / SFP+ 接口。

考虑实际 FPGA 学习场景后，我们默认提供一根短距离 DAC 高速直连铜缆。

原因并不是 DAC “性能差但便宜”，而是因为对于绝大多数学习用户来说，它实际上更加方便。

一根 DAC 就可以直接把开发板的：

SFP1 和 SFP2

连接起来。

用户拿到开发板即可开始：

• GTX / GTP / GTH 学习
• Aurora
• PRBS
• 高速收发
• 自定义协议
• Ethernet
• 环回测试

无需另外准备：

• 两只光模块
• 光纤
• 第二块开发板

减少了额外配件，也减少了光模块型号、光纤类型以及兼容性等问题。

对于桌面开发和学习环境，这是一种更加简单、经济、实用的默认配置。

13. 以后想用光纤怎么办？

完全没有问题。

DAC 并不会限制开发板以后使用光模块。

当实验需要真正的光纤连接时，可以将 DAC 拔掉，再根据开发板接口速率和实验需求选择对应的：

SFP / SFP+ 光模块 + 光纤

即可。

因此可以把 DAC 理解为：

开发板高速接口学习阶段非常方便的一种短距离连接方式。

而不是：

光纤的廉价替代品。

两者只是针对不同应用场景。

14. 最后用一句话总结

如果你看到开发板有两个 SFP / SFP+ 接口，并且默认配了一根 DAC，不必担心“没有光纤是不是不能做实验”。

对于绝大多数 FPGA 高速通信学习：

一根 DAC，就可以直接把两个 SFP 接口连接起来，让一块 FPGA 开发板完成完整的高速发送、传输、接收和校验闭环。

等真正需要研究：

光模块、光纤、波长、光功率以及长距离通信

的时候，再购买光模块和光纤即可。

所以：

学习 FPGA 高速串行接口，DAC 通常已经够用；学习真正的光通信，才需要光模块和光纤。