TST交换网络设计.docx
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TST交换网络设计.docx
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TST交换网络设计
*******************
实践教学
*******************
兰州理工大学
计算机与通信学院
2010年春季学期
交换原理课程设计
题目:
T-S-T数字交换网络设计
专业班级:
通信工程(3)班
姓名:
张天昆
学号:
07250318
指导教师:
蔺莹
成绩:
摘要
一个完整的通信系统由终端、交换、传输三部分构成,交换是通信系统的核
心。
其中,时分接线器(T型)和空分接线器(S型)是程控交换技术中最基本的
交换单元电路。
单独的T接线器和S接线器,只适用于容量比较小的交换机,对于
完成多语交用户间和交分交换芯片构成TST交换网络,
网络,它是三级交换网络,
)交换网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换的数量。
第〒级T器接线器间一级责输入母接线器时隙S交换勺出W
£Tpj一
■11RI
线数线器于两责母线之间的空间交换。
第2级T接线器:
负责输出母线的时隙交换。
。
本次课程设计是在现代交
W换原理的基础上利用时分交换芯片MT8980及空分
交换芯片MT8816构成TST]交换网络。
其中,输入级T型接线器为顺序写入、控制
读出,中间级;也可以是输出控制工作方式,输出级S型接线器为输入控制方式T型接线器工作方式为控制写入、顺序读出
关键字:
交换网络MT8980MT8816亠TST。
II1——林
第1章TST网络及其组成
1.1时间接线器
能。
T接线器主要由话时间接线器简称T接线器,其作用是完成一条时分复
用线上的时隙交换功音存储器(SM)和控制存储器(CM)组成如图所示,话音存储
用来暂存话音数字编码信息,每个话路为8bit。
SM的容量即SM的存储单元于时
分复用线上的时隙数。
控制存储器用来存放SM的地址码(单元号码),CM的容量
通常等于SM的容量,每个单元所存储SM图1.1T接线器
1.工作方式是针对SM而言(CM总是输入控制)
2.话音存储器的位数总按8bit计算。
3.话音存储器的容量等于输入母线上每帧的时隙数。
4.控制存储器的容量等于话音存储器的容量,控制存储器每个单元的比特数决定于话音存储器的容量。
1.2空间接线器
空间接线器简称S接线器,其作用是完成不同时分复用线之间在同一时隙的交换功能,即完成各复用线之间空间交换功能。
在S接线器中,CM对电子交叉
点的控制方式有两种:
输入控制和输出控制。
图1-2中S接线器采用输入控制方式,S接线器完成了把话音信息b从入线PCM上的TS1交换到出线PCM2E;同时完成了把话音信息a从入线PCM2E的TS3交换到出线PCM上
1.2S接线器
程控数字交换机,可采用小容量的程控数字用户交换机的交换网络采用单级T
或多级T接线器组成。
大容量的TST、TSST、甚至级数更多的数字交换网络
换网络
三级
T
数量
TST交换网络由三级接线器组成,两侧为T接线器,中间为S接线器,其
结构如图1-3所示。
TST交换网络完成时分交换和空分交换,时分交换由接线器完成,空分交换由S接线器完成。
S接线器的输入复用线和输出复用线的决定于两侧T接线器的数
图1.3TST交换网络
假定PCM±的TS2与PCM8E的TS31进行交换,即两个时隙代表A、B两个用户通过TST交换网络建立连接,构成双方通话。
由于数字交换采用四线制交换,因
此建立去(2B)和来话(B-A)两个方向的通话路由。
交换过程如下:
⑴A—B方向,即发话是PCM上的TS2,受话是PCM8E的TS31。
PCM上的TS2把用户A的话音信息顺序写入输入T接线器的话音存储器的2单元,交换机控制设备为此次接续寻找—空闲内部时隙,现假设找到的空闲内部时隙为TS7,处理机控制话音存储器2单元的话音信息在TS7读出,则TS2的话音信息交换到了TS7,这样输入T接线器就完成了TSMTS7的时隙交换。
S接线器在TS7将入线PCM和出线PCM取通,使入线PCM上的TS7交换到出线PCM8E。
输出T接线器在控制存储器的控制下,将内部时隙TS7中话音信息写入其话音存储器的31单元,输出时在TS31时刻顺序读出,这样输出T接线器就完成了TS7-TS31的时隙交换。
(2)B—A方向,即发话是PCM上的TS31,受话是PCM8E的TS2
PCM上的TS31把用户B的话音信息顺序写入输入T接线器的话音存储器的
31单元,交换机控制设备为此次接续寻找一空闲内部时隙,现假设找到的空闲内部时隙为TS23处理机控制话音存储器31单元的话音信息在TS23读出,则TS31的话音信息交换到了TS23,这样输入T接线器就完成了TS3仁TS23的时隙交换。
S接线器在TS23将入线PCM7和出线PCM(接通,使入线PCM8E的TS23交换到出线PCM上。
输出T接线器在控制存储器的控制下,将内部时隙TS23中话音信息写入其话音存储器的2单元,输出时在TS2时刻顺序读出,这样输出T接线器就完成了TS2ATS2的时隙交换。
为了减少链路选择的复杂性,双方通话的内部时隙选择通常采用反相法。
所谓反相法就是如果A-B方向选用了内部时隙x,则B-A方向选用的内部时隙号由下式决定:
x+n/2式中n为PCM复用线上一帧的时隙数,也就是说将一条时分复用线的上半帧作为去话时隙,下半帧作为来话时隙,使来去话两个信道的内部时隙数相差半帧。
例如在图1-3中,A-B方向选用内部时隙TS7,x=7,则B-A方向选用的内部时隙为7+32/2=23,即TS23此外,个别程控数字交换机采用奇、偶时隙法安排双向信道。
第2章设计内容
2.1目的及意义
一个完整的通信系统由终端、交换、传输三部分构成,交换是通信系统的核心,因此,“现代交换原理”是通信专业的重要专业基础课程。
其中,时分接线器
(T型)和空分接线器(S型)是程控交换技术中最基本的交换单元电路。
单独的
T接线器和S接线器,只适用于容量比较小的交换机,而对于大容量的交换机通常选
用空分交换芯片和时分交换芯片构成TST交换网络,完成多语音用户间的交换。
本设计要求学生在学习现代交换原理的基础上,掌握T接线器和S接线器的功
能,以及构成TST交换网络的方法,正确理解接线器的组成、工作方式和工作原理,这对学习和分析电话通信网、程控交换机是非常有益的。
通过该课程设计的训练,培养和提高学生的综合设计能力和实际动手能力,为今后的学习和工作积累经验。
2.2训练任务及要求
1、掌握T接线器和S接线器的工作原理,TST交换网络构建的方法。
2、利用时分交换芯片和空分交换芯片构成TST交换网络,画出原理图。
其中,输入级T型接线器为顺序写入、控制读出,中间级S型接线器为输入控制方式也可以是输出控制工作方式,输出级T型接线器工作方式为控制写入、顺序读出。
要求该网络能够实现任何时隙语音和数据间的交换。
3、可选用的芯片有时分交换芯片MT8980及空分交换芯片MT8816。
其中,时分交换芯片MT8980是8线X32信道数字交换电路,输入和输出均链接8条PCM集群(30/32路)数据线,在控制信号作用下,可实现240/256路数字语音或数据的无阻塞数字交换。
空分交换MT8816芯片为CMOS大规模集成电路芯片,是一片8X16模拟交换矩阵,有8条COL线(L0—L7)和16条ROW线
(ROW0?
ROW15),形成一个模拟交换矩阵,它们可以通过任意一个交叉点接
通。
查阅以上芯片的资料,熟悉各芯片的工作原理、性能及使用方法。
第3章设计所需元器件
3.1时分交换芯片MT8980
MT8980由串-并变换器、数据存储器、帧计数器、控制寄存器、控制接口单
元、接续存储器、输出复用器与并-串变换器等部分构成。
的两
串行PCM数据流以2.048Mb/s速率(共32个64kb/s,8比特数字时隙)分八路由STI°?
STh输入,经串-并变换,根据码流号和信道(时隙)号依次存入256X8比特数据存储器的相应单元内。
控制寄存器通过控制接口,接受来自微处理器的指令,并将此指令写到接续存储器。
这样,数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容(即接续命令),以某种顺序从中读出,再经复用、缓存、并-串变换,变为时隙交换后的八路2.048Mb/s串行码流,从而达到数字交换的目的。
如果不再对控制寄存器发出命令,则电路内部维持现有状态,刚才交换过时隙将一直处于交换过程,直到接受新命令为止
接受存储器的容量为256X11位,分为高3位和低8位两部分,前者决定本输出时隙的状态;后者决定本输出时隙所对应的输入时隙。
另外,由于输出多路开关的作用,电路还可以工作于消息模式(messagemode),以使接续存储器低8位的内容作为数据直接输出到相应时隙中去。
电路内部的全部动作均由微处理器通过控制接口控制,可以读取数据存储器、控制寄存器和接续存储器的内容,并可向控制寄存器和接续存储器写入指令。
此外,还可置电路于分离方式,即微处理器的所有读操作均读自于数据存储器,所有写操作均写至接续存储器的低8位。
时分交换芯片MT8980是8线X32信道数字交换电路,输入和输出均链接8条PCM集群(30/32路)数据线,在控制信号作用下,可实现240/256路数字语音或数据的无阻塞数字交换。
微处理器对电路的控制主要体现在对内部存储器的读写操作,控制格式为:
地址线(A5?
A):
若A5=0,选择控制寄存器,所有操作均针对控制寄存器。
若A5=1,则由A4?
A0选择输出码流的信道号(时隙号)。
MT8980共有8条2.048Mb/s速率的PCM串行输入码流,每个码流中共有32个8比特数字时隙(信道),输入的各信道数据经串并转换后存入该信道对应的数据存储器中(片内有256个8比特的数据存储器)。
MT898C共有8条2.048Mb/s速率的PCM串行输出码流,每个码流中共有32个8比特数字时隙(信道),每个输出信道(时隙)都有一个11位的接续存储器和它对应。
控制寄存器通过控制接口,接受来自微处理器的指令,并将此指令写到接续存储器。
这样,数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容(即接续命令,输出信道的数据来自哪个输入码流的哪个时隙),以某种顺序从中读出,再经复用、缓存、并串变换,变为时隙交换后的8路2.048Mb/s串行码流,从而达到数字交换的目的。
如果不再改写接续存储器中的内容,则电路内部维持现有状态,刚才交换过的两时隙将一直交换下去,直到接受新命令为止。
3.2空分交换MT8816
空分交换MT8816芯片为CMO大规模集成电路芯片,是一片8X16模拟交换矩
阵,有8条COLA(L0—L7)禾口16条ROVA(ROW8ROW15,形成一个模拟交换矩阵,它们可以通过任意一个交叉点接通
该实验系统是由话路单元和控制单元两大部分组成,其中话路单元由用户电
路、自动交换网络、音信号产生电路、供电系统电路等组成,如图3.1。
图3.2是空
分交换网络芯片MT8816功能图
话更单元
控制羊元
图3.1实验系统的交换网络结构方框图
AROWa(
5)
——■
1A
*
AROWi(1
4)
■
ACCjLd(
!
1
24)
ACOLi(25/
J■
ACOU(
r—
2)
(36)(18)
(38)(3)
11
8X16^
点开关阵列
37
19
15
17
cou
(20)
1J8
35
图3.2空分交换网络芯片MT8816功能图
►ROWo
■ROWis
COL?
1-
数
传输门
9
地址译码和锁存
|
COL?
C0L5C0L5COU00L3COUCOLiC皿
AR.Wo
ARWI?
AR.W2
ARW3
R0WO
R0V
T15
11111
DI..-STACOUACOLiACOU
图3.3MT8816交换矩阵示意图
ACOL
ACOLi
ACCLo
AR。
%
AR0阴
ARDWi
AROW(
选择开关电路
八L
L
T-
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
ROW1-COU
L
L
L
L
L
}1
L
ROW3*COLO
L
L
L
L
:
L
H
H
ROW3-COU
L
L
L
L
PH
L
L
ROWyCOLo
L
L
L
L
H
L
H
ROWjACOLo
L
L
L
L
H
H
L
ROW6-COLC
L
L
L
L
H
H
H
L
L
L
H
L
L
L
RCWyCOLc
L
L
L
H
L
L
H
RiOWj-COU
L
L
L
H
L
H
L
rowlacolo
L
;L
H
L
H
ROWLt-COU
L
L
L
H
H
L
L
ROWL1-COU
L
L
L
H
H
L
H
RCWLJ-COLC
L
L
L
H
H
H
ROWLtCOU
L
L
L
iH
H
ROWi5-COLc
L
H
ROW-COLI
L
H
L
同上
ROW-COLA
L
旦
同上
ROW-COL3
L
L
同上
ROW-CQIM
L
H
同上
ROW-COLi
—1—
同上
ROW-COU
H
H
同上
ROW-COL7
MT8816工作原理
MT8816是一片8X16模拟交换矩阵CMO大规模集成电路芯片,如图3.2所示,图中有8条COLB(COL—COL)和16条ROWfe(RO时ROW),形成一个模拟交换矩阵。
它们可以通过任意一个交叉点接通。
芯片有保持电路,因此可以保持任一交叉接点处于接通状态,直至来复位信号为止。
CPU可以通过地址线ACOL-
ACOL和数据线AROWAROW进行控制和选择需要接通的交叉点号。
ACOLACOL管COL?
COL中的一条线。
ACOL-ACOL编成二进制码,经过译码以后就可以接通交叉点相应的COL;AROV?
AROW管ROW?
ROW中的一条。
AROWAAROW编成二进制码,经过译码以后就可以接通交叉点相应的ROW例如
要接通Li和Jo之间的交叉点。
这时一方面向ACOL?
ACOL送001,另一方向面向AROWAARO0送0000,当送出地址启动门ST时,就可以将相应交叉点接通了。
图
中还有一个端子叫”CS,它是片选端,当CS为”T时,全部交叉点就打开了。
综上所述,该电路是由7?
128线地址译码器、128位控制数据锁存器与8X16开关阵列组成,在电路处于正常开、关工作状态下,CS应为高电平,RESETS低电平,地
这样数
址码输入选择锁存单元及开关阵列对应的交叉点处于开的状态,
据DI在ST下降沿时刻被异步写入锁存单元,并控制所选交叉点开关的通、断,若
DI为低电平,则开关截止,其地址译码真值表如表3.1所示。
3.3AT89C51
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh
ProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS位微处理器,俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业
标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组
合在单个芯片中,ATME的AT89S51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
U202
MT8980
1
2
A3
B4
C5
6
D7
8
R9
10
11C
12
13
9614
15
16
17
18
19
CSTO
DTASTI0STI1STI2NCSTI3STI4STI5STI6STI7VDDFOIC4IA0A1A2NCA3A4A5DS
20
21
ODE
STO0
STO1
STO2
NC
STO3
STO4
STO5
STO6
STO7
VSSD0
D1
D2
D3
D4
NC
D5
D6
D7CS
R/W-
U10774HC573
OC
C
1D
2D
3D
4D
5D
6D
7D
8D
1Q
2Q
3Q
4Q
5Q
6Q
7Q
8Q
19AC0
18AC1
17AC2
16AC3
15AC4
14AC5
13AC6
12AC7
U103
AT89C51
单片机示意图
DC7
9
29PSC
PSEN
VCC
39DCQ-
以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验
时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输
出4个TTL门电流,当P2口被写“1时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输
入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉
的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地
址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
RST复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时
当8051通电,时钟电路开始工作,在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。
初始化后,程序计数器PC指向OOOOH,P0-P3输出
口全部为高电平,堆栈指钟写入07H,其它专用寄存器被清“0”。
RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。
然而,初始复位不改变RAM
(包括工作寄存器R0-R7)的状态,具体情况见表3.1。
表3.28051的初始态
特殊功能寄存器
初始态
特殊功能寄存器
初始态
ACC
00H
B
00H
PSW
00H
SP
07H
DPH
00H
TH0
00H
DPL
00H
TL0
00H
IP
xxx00000B
TH1
00H
IE
0xx00000B
TL1
00H
TMOD
00H
TCON
00H
SCON
xxxxxxxxB
SBUF
00H
P0-P3
1111111B
PCON
0xxxxxxxB
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地
位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周
期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP:
当/EA保持低电平时,贝U在此期间外部程序存储器
(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
芯片擦除:
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1且”在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。
此外,AT89S51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下,CPU亭止工作。
但RAM定时器,计
数器,串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下,保存RAM勺内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。
第4章TST网络设计及步骤
4..1TST数字交换网络
典型的TST数字交换网络可以用图4.1的模型描述
MNt
T*
IJi-
SAW
T.
图4.1TST三级交换网络示意图
整个交换网络以S接线器为核心组织。
对于一个具有N条输入复用线和N条输
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