調(diào)度延伸設備的設計與實現(xiàn)

摘 要：提出了一種調(diào)度延伸設備的設計方案，介紹了U接口與E1接口的時序轉(zhuǎn)換設計方法。給出了系統(tǒng)硬件結構，描述了調(diào)度延伸設備的具體實現(xiàn)方案，分析了軟件設計。該設計可以將U接口的設備通過E1傳輸線路進行延伸，實現(xiàn)了U接口設備的遠距離傳輸，擴展了調(diào)度設備的服務區(qū)域。

關鍵詞：調(diào)度延伸設備；U接口；E1接口

引言

調(diào)度延伸設備是一種將交換機提供的多個U口匯集到一個2M的E1接口中，利用標準的PDH或SDH光端機傳輸設備，將U口以透明方式延伸至遠端的設備。調(diào)度延伸設備可擴大ISDN的服務區(qū)域。每個設備可以插1-2塊接口卡，每塊接口卡提供4路 U接口轉(zhuǎn)換的能力。即每個設備可將4/8路ISDN用戶通過一條2Mb/s PCM鏈路進行遠距離透明傳輸。

調(diào)度延伸設備分為主設備和從設備。主設備用于交換機側(cè)，從設備用于用戶側(cè)，主從設備一對一使用。主設備與從設備之間的傳輸通路由一條2M的E1物理鏈路來建立。主設備與交換機提供的ISDN U口電路相連，將交換機的4個或8個2B+D接口復用到標準的2M PCM數(shù)字中繼鏈路中，每個B通道和D通道各占一個時隙。利用現(xiàn)有的光電傳輸手段，無差錯透明傳輸?shù)綇脑O備，從設備從2M PCM數(shù)字中繼鏈路中分解出獨立的2B+D接口，連接到用戶終端。

1 系統(tǒng)硬件

1.1 系統(tǒng)結構分析

一套完整的調(diào)度延伸設備系統(tǒng)框圖如圖1所示：由一個主設備和一個從設備構成，占用一條2M PCM數(shù)字中繼鏈路，可提供4/8個U口的遠距離透明傳輸。主設備與交換機的U接口設備相連，完成U接口到E1接口的時序轉(zhuǎn)換，從設備與調(diào)度臺相連，完成E1接口到U接口的時序轉(zhuǎn)換。

1.2 系統(tǒng)硬件結構

本系統(tǒng)以STM32F4作為主處理芯片，U接口芯片選用XHFC-4SU，E1接口芯片選用DS2155，F(xiàn)PGA選用Xilinx的SPARTAN 6系列FPGA，型號為XC6SLX9。

1.3 主處理器設計

STM32F4 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M4內(nèi)核。通過數(shù)據(jù)地址總線實現(xiàn)對DS2155及FPGA的訪問，配置讀寫DS2155和FPGA的寄存器。通過SPI總線實現(xiàn)對U接口芯片XHFC-4SU的訪問，實現(xiàn)對XHFC-4SU的初始化設置。

1.4 U接口設計

XHFC-4SU是一款ISDN收發(fā)芯片，帶4個S/T或Up（可選）接口，集成HDLC控制器。

1.5 E1接口設計

DS2155是一款軟件可選擇的E1/T1/J1單片收發(fā)器。有三部分組成：LIU、framer/HDLC控制器、TDM。CPU可通過8bit的并行口對其進行配置。

1.6 FPGA設計

FPGA主要實現(xiàn)U接口與E1接口之間的時序轉(zhuǎn)換。

主設備FPGA內(nèi)部的工作流程如下：

①對U接口芯片端和E1端的PCM的位、時隙、幀進行定位；

②采樣U接口芯片上的PCM輸出的PCM數(shù)據(jù)，依次輸入至移位寄存器；

③鎖存數(shù)據(jù)；

④以固定的順序存入到RAM中，RAM大小為32X8bit；

⑤同時以固定的順序從RAM中將數(shù)據(jù)讀出；

⑥鎖存讀出的數(shù)據(jù)；

⑦進行并串轉(zhuǎn)換；

⑧最后以低位在前將數(shù)據(jù)送至E1收發(fā)器。

從設備FPGA內(nèi)部的工作流程如下：

①對E1端和U接口的PCM的位、時隙、幀進行定位；

②采樣E1收發(fā)器管腳輸出的PCM數(shù)據(jù)，依次輸入至移位寄存器；

③待一個時隙的8位數(shù)據(jù)全都移入至移位寄存器時鎖存該8位數(shù)據(jù)；

④以固定的順序存入到RAM中，RAM大小為32X8bit；

⑤同時以固定的順序從RAM中將數(shù)據(jù)讀出；

⑥鎖存讀出的數(shù)據(jù)；

⑦進行并串轉(zhuǎn)換；

⑧最后以低位在前將數(shù)據(jù)送至U接口芯片的PCM總線上。

2 系統(tǒng)軟件

總體軟件流程如圖2所示：

驅(qū)動層功能：

① 串口驅(qū)動：調(diào)試和升級。

② SPI驅(qū)動：提供對XHFC-4SU的訪問。

③ 地址/數(shù)據(jù)總線：提供對DS2155和FPGA的訪問。

應用層功能：

① 設備初始化：包括串口、XHFC-4SU、DS2155、FPGA的初始化。

② 監(jiān)控U接口和E1接口的狀態(tài)，并將狀態(tài)顯示到LED上（通過FPGA）。

③ 升級模式下，完成固件的升級。

主程序

主程序完成串口、U接口芯片XHFC-4SU、E1接口芯片DS2155、FPGA的初始化，并且使能10MS中斷。

① U接口芯片初始化

② E1接口初始化

③ FPGA初始化

3 結束語

調(diào)度延伸設備在通信系統(tǒng)中的應用，實現(xiàn)了U接口與E1接口的時序轉(zhuǎn)換，完成了U接口的遠距離傳輸。電路設計簡單，系統(tǒng)成本低，軟件開發(fā)簡單，大大提高了開發(fā)效率。

參考文獻

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