程控交换III实验指导书.docx
- 文档编号:25127066
- 上传时间:2023-06-05
- 格式:DOCX
- 页数:93
- 大小:1.17MB
程控交换III实验指导书.docx
《程控交换III实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《程控交换III实验指导书.docx(93页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
程控交换III实验指导书
电子通信类实验指导书系列
程控交换
(RC-CK-III)
实
验
指
导
书
北京百科融创教学仪器设备有限公司
目 录
前言
一、适用范围
程控交换实验系统是为了配合《程控数字交换网络》的教学而设计的实验装置,这套系统上除了完成理论验证实验外,还可以完成该课程设计、毕业设计,以及二次性开发。
本系统适合于各大学通信专业的专科生、本科生、研究生以及教师和相关的科研使用。
一、结构简介
系统结构图如图一所示。
程控交换实验系统采用模块化结构设计,主板实物结构图如下所示:
图一:
主板实物结构图
1、程控交换系统模块(系统控制板):
它是整个系统的核心部分,主要由DSP芯片TMS320VC5410A、ALTERA的FPGA芯片EP1C6Q240和TI的MSP430F14916位微处理器构成,完成程控交换当中的交换、控制功能。
程控交换系统模块结构框图如图三所示。
a)DSP数字信号处理部分:
它由TMS320VC5410A芯片、SRAM和FLASH构成微控制系统。
完成信号的分解、组合、交换、控制、FSK的编解码、DTMF信号的识别、EEPROM数据保存、铃音发生等多项功能。
板上S2开关用于设定DSP的工作方式和频率,外部晶振为20MHz,该系统DSP的标准工作频率是140MHz,产品在出厂时已设定好,无需调整。
在做二次开发时根据需要
进行调整,参看下表:
MP/MC
工作模式选择
MD1
MD2
MD3
时钟
0
0
0
15倍
0
0
1
10倍
0
1
0
5倍
0
1
1
保留
1
0
0
2倍
1
0
1
1/4
1
1
0
1倍
1
1
1
1/2
表一:
DSP时钟模式
板上具有DSP的JTAG接口,用于二次开发使用。
b)FPGA可编程逻辑器件部分
ALTERA公司的FPGA(EP1C6Q240芯片、EPC2LC20)构成,PROM完成配置功能,FPGA在系统中完成时隙组合、E1信号传输、键盘控制等功能。
板上SW-DIP88位拨码开关是选择FPGA配置方式的。
J1-J5全为“1”是PROM自行加载配置,全为“0”是计算机配置,出厂时默认是PROM加载,做二次开发时才需改动,切换配置模式时必须将此5位都拨到同一端。
出厂时M0-M2已配置好无需改动。
P4为FPGA配置接口,P1为FPGABoundary-scan接口,P2为可擦除配置PROMBoundary-scan接口,以上接口均为二次开发时使用。
复位开关用于对FPGA的重配置和DSP的复位。
系统控制板上的几个LED灯含义如下:
D12(黄):
配置成功。
D13(红):
配置失败。
TL1(红):
3.3V电源指示灯。
TL2(红):
1.8V电源指示灯。
D4_LED红):
5V电源指示灯。
c)MSP430F149微处理
改处理器作为DSP的协处理器,完成UART数据的接收发送,LCD显示,与DSP之间进行数据交互。
d)电源稳压
完成对输入的+5V电压转换成系统工作所需的其他电压组合:
+1.8V、+2.5V、+3.3V。
e)UART1、UART2
UART1是DSP的串口,在本系统中暂时不使用。
UART2是用MSP430的串口,在本系统中用此口来完成与计算机的通信。
f)电源插座
当系统控制板与主板连接使用时,该电源插座无需插入外接电源。
当系统控制板单独使用时,需通过该口从外部接入一+5V直流电源,外接电源的插头的极性为外正内负,供电电流至少需达到500mA。
g)DSP_JTAG口、FPGA_JTAG口、MSP430__JTAG口
DSP_JTAG口为DSP仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用。
当系统工作在正常状态时(即:
非二次开发状态),无需连接DSP仿真器,对系统工作无影响。
FPGA_JTAG共有三个接口组成,分别为:
ALTERA板:
FPGA_PS、FPGA_JTAG和EPC_JTAG。
其中:
FPGA_PS口为FPGA-EP1C6Q240的串从配置接口,FPGA_JTAG为FPGA-EP1C6Q240的JTAG配置接口,EPC_JTAG为配置ROM-EPC2LC20的JTAG口。
无论哪种FPGA芯片的控制板,这些配置接口都在系统二次开发时使用,在系统正常状态下,无需连接,不影响系统正常使用。
MSP430__JTAG口为MSP430仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用。
2、主板组成模块功能说明
主板的组成结构图如图一二所示,共有12个组成模块,分别介绍如下:
a)用户接口模块(1~4)
用户接口模块共有4个,分别是用户一、用户二、用户三、用户四,完成BORSHT功能;
b)PCM编译码模块(1~4)
PCM编译码模块共有4个,分别是用户一、用户二、用户三、用户四,完成语音信号的PCM编译码功能。
c)外线接口模块
外线接口模块完成与本系统与电信线路的接口,其中包含的功能有:
振铃检测,
混合,PCM编译码,摘机控制等。
d)液晶显示模块
本液晶模块为240X128点大屏幕显示屏,用来显示当前系统状态以及所有人机接口的状态显示,如菜单,系统帮助,参数状态设置等。
e)键盘
键盘为6键薄膜按键,完成人机接口的各种操作,如菜单选择,参数设置等。
f)数字中继接口
数字中继接口为两台实验箱之间的连接口,传输E1信号,介质为双绞线。
三、注意事项
对于DSP_JTAG,FPGA_JTAG,MSP430__JTAG在正常工作状态(即:
非二次开发状态)请不要随意连接DSP仿真器、FPGA配置器和430仿真器,也不要往FLASH、FPGA及FPGA配置ROM中写入数据,以免破坏系统代码,造成系统瘫痪。
如果要对系统控制板进行二次开发操作,则需严格参考本系统的二次开发手册,同时在专业人士的指导下进行。
实验一系统电源组成
一、实验目的
1.了解程控交换系统工作电源的组成与种类。
2.测试系统工作电源电压值。
二、实验设备
20MHZ通用示波器一台,万用表一块,RC-CK-III型实验箱一台
三、电路工作原理
图1-1是电源电路原理方框图。
它由市电交流220V、内置线性稳压电源、内置开关电源、电源指示电路等组成。
内置线性稳压电源和内置开关电源由同一个电源开关控制,该电源开关位于实验箱体的右侧面。
在系统主板右下脚处的开关为铃流源开关。
图1—1工作电源原理方框图
各路输出电压的作用:
内置开关电源输出:
+5V为主电源,供系统主板和系统控制板上使用;
+5V、-5V提供给运放、用户接口模块和PCM编译码使用;
内置稳压电源输出:
-24V主要提供给用户接口电路MY88622作馈电源使用。
+12V、+5V主要供铃流源使用。
四、实验内容
1.打开系统主电源开关,观察状态指示模块的电源指示发光管显示状态。
2.用万用表测量电源部分即状态指示模块各测量点的电压,注意万用表的量程设置,应放在“DC”档进行测量,否则测试数据不准确。
TF24:
+5V
TF25:
-5V
TF26:
-24V
3.用示波器测量电源模块各测量点的电压。
注意示波器的量程设置,应设置在“DC”档进行测量,否则测试数据不准确。
TF24:
+5V
TF25:
-5V
TF26:
-24V
实验二系统结构组成
一、实验目的
1、了解整个系统的结构组成
2、了解系统中各关键器件的作用
3、了解整个系统的基本工作原理
4、了解整个系统中各组成模块的作用
二、实验设备
电话四部,RC-CK-III型实验箱一台
三、系统总体介绍
图2-1是系统结构图,图2-2是程控交换实验系统布局图。
程控交换系统由9大电路模块组成,各模块的组成及主要作用如下:
1、用户一 ~ 用户四接口模块:
分别是电话机用户一、用户二、用户三、用户四的用户线接口电路、DTMF采样及AD转换、FSK的DA转换、信号音的DA转换和PCM编译码电路。
具体叙述如下:
(1)MY88622(各用户单独使用)用来实现二/四线变换,摘挂机检出,铃流驱动和用户话机的接口等功能;
(2)TP3057(各用户单独使用)主要实现PCM编译码功能;
2、程控交换系统控制模块:
该模块即为整个系统的控制中心,主板通过专用接口与系统控制板相连接。
完成DTMF识别、FSK信号生成、各种信号音的产生、时分交换、LCD显示、数字中继、系统控制、计算机通信等所有控制、处理工作。
系统控制模块的核心器件主要有:
TMS320VC5410A为TI公司的实时信号处理器。
完成信号音的产生算法、时隙交换、DTMF译码算法、FSK编解码算法、NO7信令等工作。
EP1C6Q240为ALTERA公司的大规模现场可编程器件(FPGA)。
完成PCM信号的组合和分解、用户状态识别、用户振铃控制等工作。
MSP430F149为TI公司16位微处理器,作为DSP的协处理芯片,完成串口控制和LCD显示功能。
SST39VF800A(29LV800),DSP专用FLASH,用来存放所有程序代码。
EPC2LC20,ALTERA板专用,FPGA专用PROM,用来存放FPGA配置程序。
74LVT164245,3.3VI/O转5VI/O接口芯片。
MAX232,MSP430使用RS232电平转换芯片。
5V~1.8V稳压芯片,为DSP内核工作电源。
5V~1.5V稳压芯片,为FPGA内核工作电源。
U11:
5V~3.3V稳压芯片,为DSP及FPGA的I/O工作电源。
UART:
基于MSP430的RS232口,在本系统中,采用此口与计算机通信。
DSP_JTAG口、FPGA_JTAG和MSP430_JTAG:
DSP_JTAG口为DSP仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用。
当系统工作在正常状态时(即:
非二次开发状态),无需连接DSP仿真器,对系统工作无影响。
FPGA_JTAG共有三个接口组成,分别为:
ALTERA板:
FPGA_PS、FPGA_JTAG和EPC_JTAG。
其中:
FPGA_PS口为FPGA-EP1C6Q240的串从配置接口,FPGA_JTAG为FPGA-EP1C6Q240的JTAG配置接口,EPC_JTAG为配置ROM-EPC2LC20的JTAG口。
MSP430_JTAG口为MSP430仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用。
当系统工作在正常状态时(即:
非二次开发状态),无需连接MSP430仿真器,对系统工作无影响。
系统控制板上各状态开关功能及设置方法说明如下:
a)S2:
用于设定DSP的工作方式和频率,外部晶振为20MHz,该系统DSP的标准工作频率是140MHz,产品在出厂时已设定好,无需调整。
在做二次开发时根据需要进行调整,参看表2-1。
MP/MC
工作模式选择
MD1
MD2
MD3
时钟
0
0
0
15倍
0
0
1
10倍
0
1
0
5倍
0
1
1
保留
1
0
0
2倍
1
0
1
1/4
1
1
0
1倍
1
1
1
1/2
表2-1 DSP时钟及工作模式设置状态表
b)S1:
选择FPGA配置方式的。
出厂时M0-M2已配置好无需改动。
ALTERA板:
J1-J5全为“1”是PROM自行加载配置,全为“0”是计算机配置,出厂时默认是PROM加载,做二次开发时才需改动,切换配置模式时必须将此5位都拨到同一端。
M0-M1选择配置模式,见表2-2。
表2-2 FPGA配置模式表(ALTERA板)
3、外线接口模块:
外线接口模块完成本系统与电信局线路的对接功能,通过该模块可实现本系统内任意一用户都可呼叫电信网络任何一用户,同时,电信网络中的任何一用户也可呼叫本系统用户。
当有外线呼入时,系统查询预先设置的用户振铃,若该用户忙,则自动查询其他用户,若所有用户都忙,则通知外线无人接听。
本模块的详细组成说明如下:
a)PCM编译电路:
完成外线话音信号的PCM编码和系统用户的PCM译码。
b)外线振铃检测电路:
当有电信用户呼叫本系统时,振铃检测电路产生一信号通知系统控制电路,表示有外线呼入。
其中开关K1为外线馈电电压选择。
c)摘机控制电路:
该电路用来改变外线环路电流,使电信局端识别用户已摘机。
该电路的控制信号由系统控制电路给出。
d)极性变换电路
4、LCD显示模块:
本液晶模块为240X128点大屏幕显示屏,用来显示当前系统状态以及所有人机接口的状态显示,如菜单,系统帮助,参数状态设置,DTMF波形等。
可调电阻R74为液晶对比度调节电阻,顺时针方向:
对比度增加;逆时针方向:
对比度降低。
5、键盘模块:
键盘为6键薄膜按键,完成人机接口的各种操作,如菜单选择,参数设置等。
6、数字中继模块:
数字中继接口为两台实验箱或实验箱与外部交换机的连接口,传输介质为双绞线。
通过数字中继接口即可实现两台实验箱8个用户的全双工电话通信。
其中U200为电平转换芯片。
7、状态指示模块:
状态指示模块共有6个发光二极管,分别指示:
中继发送:
D204,灯亮表示发送数据到中继口状态。
中继接收:
D203,灯亮表示接收到中继数据。
+5V电源指示灯。
-5V电源指示灯。
-24V馈电电压指示灯。
铃流指示灯。
四、实验内容
1.从外型上认识系统中各关键器件,掌握其在系统中的作用。
2.认识现代程控交换系统的结构组成。
2.从总体上初步熟悉四部电话单机进行通话。
3.初步建立程控交换实验系统及电话交换、中继接续通信的概念。
4.了解人机接口操作。
五、实验步骤
1.学习整个系统的硬件。
2.打开交流电源开关,观察系统中各指示发光二极管的状态。
3.打开铃流开关,观察铃流状态指示发光二极管的状态。
4.用户一摘机,拨号,呼叫用户二,用户二振铃,用户二摘机,建立通话。
5.用户三摘机,拨号,呼叫用户四,用户四振铃,用户四摘机,建立通话。
6.用户二挂机,结束与用户一通话。
7.用户二摘机,拨号,呼叫用户四,用户四忙,用户二忙音,通话失败,用户二挂机。
8.用户一挂机。
9.用户三挂机,结束与用户四通话。
10.仔细聆听整个实验过程中的各用户话机中信号音的变化。
11.仔细观察整个实验过程中的LCD显示屏的变化,观察通话计时过程。
实验三系统控制模块实验
一、实验目的
1.了解交换控制单元(DSP)主要功能。
2.了解网络交换单元(FPGA)主要功能。
3.熟悉交换控制单元(DSP)与输入、输出电路的工作关系。
4.熟悉网络交换单元(FPGA)与输入、输出电路的工作关系。
二、实验设备
RC-CK-III型实验箱一台
三、实验原理
交换控制单元(DSP)完成对交换双方的控制、各种信号音的产生、数字信号的处理、时隙交换、NO7信令等功能,数据和命令通过网络交换单元与各硬件进行交换。
网络交换单元(FPGA)完成信号的采集、话路交换、PCM信号的组合分解、与各硬件接口通信。
1.电话状态的识别
图3-1用户摘机识别原理
话机摘挂机状态的电平由MY88622芯片产生,输入FPGA,再由DSP从FPGA中读取该状态进行相关任务的处理。
图3-2用户摘机群处理示意图
2.信号音的发生
话机所接收到的拨号音、忙音、催挂音等信号音由DSP生成相关的数字信号,通过TP3057PCM编译码芯片转换输出模拟信号到MY88622输入端,由MY88622将信号音馈到电话线上。
信号音是450Hz或950Hz的正弦信号,根据断续的不同型式表示下列不同的含义:
拨号音:
为450Hz的连续信号。
忙音:
为450Hz的断续信号。
0.7S断续,即0.35S续、0.35S断。
回铃音:
为450Hz的断续信号。
5S断续,即1S续、4S断。
空号音:
为450Hz的断续信号。
0.2S断续,即0.1S续、0.1S断。
催挂音:
为950Hz的连续音频信号。
3.号码识别
用户话机号码的识别即DTMF译码由DSP用软件来完成。
用户输入的DTMF信号经过PCM编码后通过FPGA送给DSP芯片来处理。
4.话路交换
用户间的话音通过TP3057进行PCM编码送给FPGA,由FPGA送给DSP来进行交换,DSP将交换后的数据送给FPGA分解后送回TP3057进行PCM解码,交换方式和交换线路的命令由DSP送给FPGA。
5.液晶控制
液晶控制由MSP430来完成,DSP产生显示的数据,具体操作细节和流程参看二次开发手相关手册。
6.PC通信接口
PC机串口是异步串口,本系统中用MSP430实现异步串行数据的发送接收,并与DSP之间交互串口数据。
7.键盘输入
薄膜开关输入电路的扫描输入信号有6个:
返回、确认、上、下、左、右。
键盘的扫描由FPGA来完成。
四、实验内容
1.根据课本熟悉程控交换的流程和对应的模块。
2.了解本程控交换实验系统的程序规划。
3.试用DSP、FPGA进行编程,实现本实验系统的功能。
五、实验报告
1.简述程控交换的流程和对应的模块的作用。
2.说明DSP与FPGA的具体作用。
3.采用DSP、FPGA进行编程,实现本实验系统的功能。
实验四 用户接口电路及2/4线变换实验
一、实验目的
1.全面了解用户线接口电路功能(BORSCHT)的作用及其实现方法。
2.通过对用户线接口电路芯片MY88622的学习与实验,进一步加深对BORST功能的理解。
3.熟悉用户模块电路的电路组成及工作原理。
4.掌握用户线接口电路对用户状态改变的识别原理。
二、实验设备
20M通用示波器一台,万用表一块,电话一部,RC-CK-III型实验箱一台
三、电路工作原理
用户电路也可称为用户线接口电路(SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC)。
任何交换机都具有用户线接口电路。
根据用户电话机的不同类型,用户线接口电路(SLIC)分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。
模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击,过去都是采用晶体管、变压器(或混合线圈)、继电器等分立元件构成。
在实际中,基于实现和应用上的考虑,通常将BORSCHT功能中过压保护由外接元器件完成,编解码器部分另单成一体,集成为编解码器(CODEC),其余功能由集成模拟SLIC完成。
在布控交换机中,向用户馈电,向用户振铃等功能都是在线路中实现的,馈电电压一般是-60V,用户的馈电电流一般是20mA~30mA,铃流是25Hz,90V左右,而在程控交换机中,由于交换网络处理的是数字信息,无法向用户馈电、振铃等,所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成,再加上其它一些要求,程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B(馈电),R(振铃)、S(监视)、C(编译码)、H(混合)、T(测试)、O(过压保护)七项功能。
图4-1为模拟用户线接口功能框图。
模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能,具体含义是:
(1)馈电(B-Batteryfeeling)向用户话机送直流电流。
通常要求馈电电压为-48伏或-24伏,环路电流不小于18mA.
(2)过压保护(O—Overvoltageprotection)防止过压过流冲击和损坏电路、设备。
图4-1用户线接口功能框图
(3)振铃控制(R—RingingControl)向用户话机馈送铃流,通常为25Hz/90Vrms
正弦波。
(4)监视(S-Supervision)监视用户线的状态,检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。
(5)编解码与滤波(C-CODEC/Filter)在数字交换中,它完成模拟话音与数字码间的转换。
通常采用PCM编码器(Coder)与解码器(Decoder)来完成,,统称为CODEC。
相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路(300Hz-3400Hz)带宽,编码速率为64kb/s。
(6)混合(H—Hyhird)完成二线与四线的转换功能,即实现模拟二线双向信号与PCM
发送,接收数字四线单向信号之间的连接。
过去这种功能由混合线圈实现,现在改为集成电路,因此称为“混合电路”。
(7)测试(T—Test)对用户电路进行测试。
在本实验系统中,用户线接口电路选用的是MY88622。
MY88622是2/4线厚膜混合用户线接口电路。
它包含向用户话机恒流馈电、用户端口或局用端口三元件阻抗、用户摘机后自行截除铃流、摘挂机的检测及音频或脉冲信号的检测、无变压器语音信号的2/4线混合转换、外接振铃继电器驱动输出、环路馈电中断。
MY88622用户电路的双向传输衰耗均为﹣1dB,供电电源为+5V和﹣5V,MY88622还将输入的铃流信号放大以达到电话振铃工作的要求,即达到+75V的有效值。
其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准
1、该电路的特点:
·无变压器2/4线转换
·用户环路恒流馈电
·用户端口或局用端口三元件阻抗
·摘挂机及拨号脉冲检测
·铃流继电器驱动
·环路馈电中断
·铃流自动截断
2、主要技术指标:
·对地不平衡度数典型60dB(300Hz~3400Hz)
·阻抗特性A型为200Ω+560Ω*0.1uF
AB型为200Ω+680Ω*0.1uF
C型为600Ω
·2线回损失>30dB
·衡重噪音典型值-75dB
·传输损耗A、B端至VX端为-1dB
VR端至A、B端为-1dB
·馈电功耗在正常工作时仅为1W,静态时约为50mW
·正常工作环阻值1.8K~5KΩ
3.MY88622外形尺寸图
4. 引脚说明:
引脚号 名称说明
1TF内部连接,外部不用
2LPGND环路地及系统相对于Vbat的地,通常与GNDA连接
3VR话音接受端(输入),使4线模拟信号传入SLIC
4LED环路状态LED显示,低电平有效
5VEE负电源端(-5V)
6GNDA模拟地(0V)
7NC外部悬空
8Vx话音发送端(输出),使4线模拟信号传出SLIC
9TIP连接电话线T端
10RING连接电话线R端
11RF铃流回路端,与铃流继电器连接
12VCC正电源端(+5V)
13RC铃流继电器控制端(输入),高电平有效
14RD铃流继电器驱动端,下拉方式工作
15NC内部连接,外部不用
16RGND铃流继电器地,与GNDA连接
17NC外部悬空
18Vbat环路馈电电源(-48V)
19NC内部连接,外部不用
20SHK摘机检测(输出),高电平有效
5.用户线接口电路主要功能
图4-2是MY88622内部电路方框图。
图4-3是用户线接口电路电原理图。
图4-2 MY88622功能框图
1)向用户话机供电,MY88622可对用户话机提供恒流馈电,馈电电流由VBAT以及VDD供给。
当环路电阻为2KΩ时,馈电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 程控 交换 III 实验 指导书