北京化工大学信息学院程控交换平台实验讲义0507.docx
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北京化工大学信息学院程控交换平台实验讲义0507
现代通信网络综合设备
TLS-3HF
程控交换平台
(北京化工大学)
实
验
实
训
讲
义
南京秦泰教育科技有限公司
目录
目录1
第一篇二次开发实验平台3
一、概述3
二、开发任务4
三、需求分析7
四、开发目标8
五、预计能实现的功能8
六、设计原理的介绍8
七、硬件设计13
八、软件设计15
九、调试30
十、PCB电路图31
十一、对M262开发板的优化方案与总结32
第二篇程控交换实验平台33
一、实训题目33
二、实训考核标准35
三、程控交换实训步骤35
四、集中授课35
五、作业36
作业一程控交换实验平台37
技术开通报告
(一)37
第一部分:
任务安排37
第二部分:
软件安装38
第三部分:
软件参数配置38
第四部分:
检验42
第五部分:
总结43
第六部分:
实验实训报告43
作业二程控交换实验平台44
技术开通报告
(二)44
一、实训课题44
二、开通方案设计44
三、开通步骤45
四、开通总结65
第一章程控交换二次开发实验平台
实验实训时间:
2个课时
技术工程师:
唐修连杨洋
现场模拟座次安排
南京秦泰企业培训的现场模拟教学座次安排,以北京化工大学信息学院实验室进行现场安排。
【小贴示】
1、以湖南怀化学院理科楼为参考案例,其309室是多媒体教室,有120个座位,可进行开会或教学,本次具体座位排次,参见表1-1。
表1-1
空位
A组维护工程师
A组软件工程师
A组硬件工程师
过道
A组项目副经理
A组项目经理
B组项目经理
B组项目副经理
过道
B组硬件工程师
B组软件工程师
B组维护工程师
空位
一、概述
TLS-3HL-4U的现代通信网络工程综合设备是一种面向电子信息、通信工程、计算机网络等专业的大型实验实训平台。
M262DTMF双音多频检测是4U的数字程控二次开发平台系统,这次对我们的实训要求主要是先进行抄板画PROTEL图,通过网上查资料弄清楚电路原理,查询MT8870芯片的工作原理,进行编程,达到摘机拨号都有对应的指示灯亮,从而实现DTMF模块的检测功能。
要求学生自己根据电路板画出PROTEL图,写出DTMF的检测程序,接好电话机后,按下号码对应的模块上的号码指示灯会亮。
二、开发任务
1、通信柜机总体介绍
本次是基于南京秦泰教育科技有限公司提供的数字程控交换平台的DTMF单板模块M262双音多频检测的程序功能开发与调试。
DTMF单板模块M262——双音多频信号检测模板是在下图3号与4号从机上程控交换平台系统部分上接了块M262单板就是照片中的那块单板,双音多频信号DTMF就是用两个频率——行频和列频来表示电话机键盘上的一个数字。
DTMF电话的指令正在迅速的取代脉冲指令。
除了在电话呼叫信号使用外,DTMF还广泛的使用在交互式控制应用,例如电话银行、电子邮件甚至家电远程控制等,用户可从电话机发送DTMF信号来做菜单选择。
现代通信网络综合设备的通信柜机设备总体结构图如图1-1所示。
图1-1通信柜机设备总体结构图
本次二次开发主要是对3号从机上4U数字程控交换二次开发系统中DTMF单板M262的功能检测。
物理位置示意图如图1-2所示,实物图如图1-3所示,其中二次实验箱上的单板为本次开发板,程控交换平台系统部分图中单板M262如图1-3所示:
图1-2物理位置示意图
图1-3程控交换平台系统部分图中单板为M262
2、电路板模块功能介绍
数字程控二次开发示意图如图1-4所示。
图1-4数字程控二次开发示意图
1)M201单路用户接口模块。
完成的话用户的接口功能,即交换机中的BORCHT功能
2)M262DTMF检测模块。
完成DTMF双音多频检测功能
3)M203信号音产生模块。
主要实现系统信号音产生和输出
4)M204用户电路控制模块。
采用分布式控制CPU实现对单路用户接口模块、DTMF检测模块和信号音产生模块得控制
5)M205信令控制模块。
完成用户信令监测功能,如对R(振铃)、S(摘挂机状态)、C(编译码)等用户信号信令的检测
6)M206用户交换模块。
采用MT8816芯片实行交换核心功能
三、需求分析
在电话机中,有两种拨号方式,即脉冲拨号和双音多频拨号。
双音多频拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的组合来代表数字或功能,两个单音频的频率不同,所代表的数字和功能也不同,在双音多频电话机中有16个按键,其中有10个数字键0~9,6个功能键*、#、A、B、C、D,按照组合的原理,它必须有8种不同的单音频信号,由于采用的频率有8种,故又称之为多频,又因以8种频率中任意抽出2种进行组合,又称其为8中取2的编码方式。
随着通讯事业的发展,数字传输的逐渐普及,DTMF信号已经不仅仅局限于终端信令的传输,同时也广泛应用于IP网关、远程控制、局端信令传输,成为传统业务和现代科技应用系统的桥梁。
四、开发目标
1、通过对DTMF双音多频检测模块的研发来了解整个研发流程;
2、具备独立的路级应用的设计的能力;
3、学习试验、测试、调试等开发必须掌握的方法,训练实战工作技能;
4、熟悉DTMF工作原理、应用范围;
5、学会团队工作配合技巧,培养团队合作意识。
实施好垂直管理系统和软件开发两大系统。
五、预计能实现的功能
1、完整的DTMF发送和接收功能。
2、按下键盘任意键能够正确接受DTMF双音多频信号,并能够从测试点正确测试出正确的按键信号。
3、信号音的检测判断功能。
4、能够正确识别各种按键的信号。
5、DTMF信号分离滤波和译码功能。
6、按下键盘任意键能够在测试点正确测试出高频和低频两路信号,并没有其他干扰信号影响工作,BCD显示模块正确显示出所按键数字,译码输出电路能够正确测试出二进制的按键信息。
7、其他辅助电路能够保证DTMF双音多频检测模块正常稳定的运行。
8、摘机上电M262板上指示灯与相应的数字BCD码跑一边,每一个按键都有对应的不同的声音,按键松,对应指示灯灭,连续按键对应指示灯连续闪,声音也连续响,按得越快闪的越快声音响得越快,信号检测越灵敏。
六、设计原理的介绍
1、双音多频的介绍
所谓双音多频(DTMF),就是用两个频率——行频和列频来表示电话机键盘上的一个数字。
DTMF电话的指令正在迅速的取代脉冲指令。
除了在电话呼叫信号中使用外,DTMF还广泛的使用在交互式控制应用,例如电话银行、电子邮件甚至家电远程控制等,用户可以从电话机发送DTMF信号来做菜单选择。
本文讨论一种利用DSP对DTMF信号产生和解码的设计方法。
为了产生DTMF信号,DSP用软件产生两个正弦波叠加在一起后发送,解码时DSP则采用改进的Goertzel算法,从频域搜索两个正弦波的存在。
2、DTMF信号的产生
电话键盘上每一个键,都由其行频和列频唯一确定,频率如表1-1所示。
表1-1:
电话键盘频率
DTMF编解码器的音频信号产生部分是基于两个二阶的数字正弦波振荡器,一个产生行频,一个产生列频。
从而数字振荡器二阶系统函数的差分方程为:
y(n)=-a1*y(n-1)-a2*y(n-2),其中a1=-2cosω0,a2=1,ω0=2π*f0/fs,fs为采样频率,f0为输出正弦波的频率,A为输出正弦波的幅度。
该式初值为y(-1)=0,y(-2)=-Asinω0。
用差分方程由频率表计算出相应的系数和初始条件装入DSP,按叠代算法得到正弦序列输出,将2个输出叠加即可得到双音频的输出。
从而仅需要2个振荡器,就能够产生所需要的8个音频信号。
典型的DTMF频率范围是700~1700HZ,选取8kHZ作为采样频率,满足采样条件。
DTMF编解码器的工作就是将一串键盘的输入(数字)转换成为一串适当持续时间的音频信号对;由解码器检测该音频信号对,并确认相应的数字。
例如拨数字号码“8”,则发双音多频信号频率为fH=1336Hz、fL=852Hz。
双音多频,简写DTMF(DTMF=DualToneMultifrequency)
3、DTMF发送器的位置如图:
图1-5
4、双音多频接收电路
双音多频接收电路如图1-6所示。
图1-6
5、典型的DTMF接收电路框图
从而数字与数字之间必须要有适当长度的静音信号以作区分。
因此程序的设计要产生两个信号:
双音频信号和静音信号,一个音频和静音信号对表示一个数字。
由定时器变量指定信号的持续时间,每个数字信号传送结束后,立即从数字缓存中调出一个新的数字并解包。
将该数字映射到行/列音频信号并装入指针,指向振荡器属性表的相应地址。
整个程序流与接收中断服务子程序同步,提供准确的时钟,用于实时处理和恒定的样本输出。
在中断服务子程序完成后,就按照发送顺序输出信号。
查询方式检查定时器变量决定发送时间是否终了:
控制继续发送或者发送完毕初始化下一个信号的传输。
DTMF编解码器流程图如图1-7所示,
图1-7DTMF编解码器流程图
6、DTMF信号的检测
主要任务是在输入信号中检测DTMF信号,并将其转换为实际的数字。
解码过程本质上是连续的过程,需要在输入的数据流中连续的搜索DTMF信号的存在。
为了保证检测的有效性,降低算法的复杂度,可以采用Goertzel算法。
计算数字信号的频谱可以采用DFT及其快速算法FFT,而在实现DTMF解码时,采用Goertzel算法要比FFT更快。
通过FFT可以计算得到信号所有谱线,了解信号整个频域信息,而对于DTMF信号只用关心其8个行频/列频及其二次谐波信息即可(二次谐波的信息用于将DTMF信号与声音信号区别开)。
此时Goertzel算法能更快速的在输入信号中提取频谱信息。
DTMF解码器的实现,采用与编码器类似的任务安排,与接收中断服务子程序同步完成。
输入数据缓存器接收数据,一旦装满就将输入数据状态字置1。
通过查询输入数据状态字调用初始化函数来初始化DTMF检测过程。
然后将输入数据缓存器复制到一个中间缓存器以便处理,所有的检测函数都对中间缓存器进行操作。
增益控制器对输入的强信号做衰减,然后执行Goertzel滤波。
Goertzel函数的输出是16个滤波器的延时状态,函数完成后做数字有效性检查。
检测过程中分音频信号和静音信号2种模式:
前者检测器搜索DTMF信号的出现,并作有效性检查;后者DTMF信号检测被禁止,等待静音信号。
数字有效性检查包括信号强度、反向、和标准扭曲、相关峰值、二次谐波以及数字稳定性。
当这些检查成功完成之后,有效的数字存入
数字输出缓存器等待系统输出调用。
DTMF信号检测流程如图1-8所示。
图1-8DTMF信号检测流程图
7、双音多频检测模块电原理图
图1-9电原理图
8、M262的整体功能框图
图1-10
七、硬件设计
1、开发技巧
观察功能模块和重要芯片。
这是入手点,找到板图的核心,进而找好相关资料,借助一些基本芯片工作理论,引脚图,典型电路图把握局部电路。
结合PCB板上不同功能模块的联系初步建立模型。
注意过孔,利用一些穿孔工具如:
丝线,导线,小电阻,电容等做好标记,认清过孔顺藤摸瓜合理利用万能表。
.做好网络标记。
在一些连线复杂的地方善用网络标记,使电路图整洁明了。
注意网络标记符尽量简单易懂。
注意先画个与M262的电阻、芯片、电容、过孔都用具体的图形和不同颜色的笔做好记号.
2、画PROTEL电路图
画图时,要按功能划分,自己画好封装。
图1-11
图1-12
PCB图如图1-13:
图1-13
八、软件设计
1、编程是二次开发实训考核重点,也是难点。
编程基础是建立在对电路原理熟悉的基础上。
能把握电路的主要功能及功能实现过程。
着重了解重要芯片的连接以及工作原理。
所以上网查找资料是重点工作。
编程过程中要注意必须遵循的协议。
并标记必要的注释,能提高程序可读性,有助于后期的检查和修改。
2、通过网络查找芯片资料,MT8870芯片资料如下:
MT8870功能介绍
MT8870音调译码器(ToneDecoder)是MITEL公司所开发生产为一颗常用复频译码IC,这个电路可以接收DTMF信号,是一个完整的DTMF接收器。
它接收了DTMF信号后,内部将信号分成高频带和低频带,并将此信号送至数字译码器,然后将讯号送至数字译码器以解出按键值,接着将解出的按键值以二进制的方式以四条线(Q1、Q2、Q3、Q4)输出到外部共享Bus上,其MT8870接脚说明如表1及内部结构如图2。
值得一提的是,当MT8870解出一个按键值且输出到外部时,其STD接脚会由低态升为高态,经一段时间后再降为低态,我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将Q1-Q4接脚所产生的值读入CPU,然后解出电话按键值如图1-14所示,MT8870应用电路图如图1-15所示。
图1-14
图1-15MT8870应用电路图
表1-2MT8870引脚功能:
PIN
脚位
说明
PIN
脚位
说明
1
IN+
OPA非反相输入端
18
VDD
电源正电压
2
IN-
OPA反相输入端
17
ST/GT
动作输入/监视时间
3
GS
增益选择
16
EST
提前动作输出
4
VREF
参考电压输出
15
STD
延迟动作输出
5
INH
禁制输入信号检出
14
Q4
三态译码数据输出
6
PWDN
电源下降输入
13
Q3
三态译码数据输出
7
OSC1
内部振荡电路输入端
12
Q2
三态译码数据输出
8
OSC2
内部振荡电路输出端
11
Q1
三态译码数据输出
9
VSS
电源地线
10
TOE
三态输出端
图1-16MT8870内部方框图
图1-17MT8870时序图
表1-3MT8870解码功能表
Digit
TOE
INH
ESt
Q4
Q3
Q2
Q1
ANY
L
X
H
Z
Z
Z
Z
1
H
X
H
0
0
0
1
2
H
X
H
0
0
1
0
3
H
X
H
0
0
1
1
4
H
X
H
0
1
0
0
5
H
X
H
0
1
0
1
6
H
X
H
0
1
1
0
7
H
X
H
0
1
1
1
8
H
X
H
1
0
0
0
9
H
X
H
1
0
0
1
0
H
X
H
1
0
1
0
*
H
X
H
1
0
1
1
#
H
X
H
1
1
0
0
A
H
L
H
1
1
0
1
B
H
L
H
1
1
1
0
C
H
L
H
1
1
1
1
D
H
L
H
0
0
0
0
A
H
H
L
undetected,theoutputcodewillremainthesameasthepreviousdetectedcode
B
H
H
L
C
H
H
L
D
H
H
L
3、程序流程图。
4、程序
通过南京秦泰教育科技有限公司提供的数字程控交换平台的DTMF单板模块M262双音多频检测的程序功能开发与调试,和以前硬件原理的了解和上网查资料对MT8870与STC89C54单片机的学习,本次编写程序380行,我们打算让程序实现以下功能:
1)完整的DTMF发送和接收功能。
2)按下键盘任意键能够正确接受DTMF双音多频信号,并能够从测试点正确测试出正确的按键信号。
3)信号音的检测判断功能。
4)能够正确识别各种按键的信号
5)DTMF信号分离滤波和译码功能。
6)按下键盘任意键能够在测试点正确测试出高频和低频两路信号,并没有其他干扰信号影响工作,BCD显示模块正确显示出所按键数字,译码输出电路能够正确测试出二进制的按键信息。
7)其他辅助电路能够保证DTMF双音多频检测模块的正常稳定的运行。
8)摘机上电M262板上指示灯与相应的数字BCD码跑一边,每一个按键都有对应的不同的声音,按键松,对应指示灯灭,连续按键对应指示灯连续闪,声音也连续响,按得越快闪的越快声音响得越快,信号检测越灵敏。
编写程序如下:
#include
sbitLED1=P0^4;程序初始化,定义引脚与端口
sbitLED2=P0^5;定义电话键盘的12个指示灯口,和MT8870的始能端
sbitLED3=P0^6;的端口定义,BCD码的指示灯端口定义。
sbitLED4=P0^7;
sbitLED5=P2^7;
sbitLED6=P2^6;
sbitLED7=P2^5;
sbitLED8=P2^3;
sbitLED9=P2^4;
sbitLED10=P2^1;
sbitLED11=P2^2;
sbitLED12=P2^0;
sbitEOC=P3^0;
sbitSTD=P3^1;
sbitlaba=P4^2;
sbitLED13=P1^7;
sbitLED14=P1^5;
sbitLED15=P1^6;
sbitLED16=P1^4;
sbitQ4=P1^3;
sbitQ3=P1^2;
sbitQ2=P1^1;
sbitQ1=P1^0;
unsignedintSTH0,STL0;设置整形变量
voiddelay()延时子程序
{
unsignedinti,j,k;设置整形变量
for(i=100;i>0;i--)
for(j=100;j>0;j--)
for(k=10;k>0;k--);
}
lsd()跑马灯、BCD显示
{
LED1=0;低电平点亮1指示灯,对应BCD码灯亮
LED13=1;
LED14=1;
LED15=1;
LED16=0;
delay();调用延时程序
LED1=1;高电平灭,下一个灯亮以下循环
LED2=0;
//P1=0XB0;低电平点亮2指示灯,对应BCD码灯亮
LED13=1;
LED14=1;
LED15=0;
LED16=1;
delay();
LED2=1;
LED3=0;
//P1=0XA0;
LED13=1;
LED14=1;
LED15=0;
LED16=0;
delay();
LED3=1;
LED4=0;
//P1=0XD0;
LED13=1;
LED14=0;
LED15=1;
LED16=1;
delay();
LED4=1;
LED5=0;
//P1=0XC0;
LED13=1;
LED14=0;
LED15=1;
LED16=0;
delay();
LED5=1;
LED6=0;
//P1=0X90;
LED13=1;
LED14=0;
LED15=0;
LED16=1;
delay();
LED6=1;
LED7=0;
P1=0X80;
delay();
LED7=1;
LED8=0;
//P1=0X70;
LED13=1;
LED14=0;
LED15=0;
LED16=0;
delay();
LED8=1;
LED9=0;
//P1=0X60;
LED13=0;
LED14=1;
LED15=1;
LED16=1;
delay();
LED9=1;
LED11=0;
//P1=0X20;
LED13=0;
LED14=1;
LED15=0;
LED16=0;
delay();
LED11=1;
LED10=0;
//P1=0XF0;
LED13=1;
LED14=1;
LED15=1;
LED16=1;
delay();
LED10=1;
LED12=0;
//P1=0X50;
LED13=0;
LED14=0;
LED15=1;
LED16=1;
delay();12个指示灯及对应的BCD等循环亮2边
LED12=1;
}
voidmain()主程序
{
unsignedintn,d;
TMOD=0x01;T0定时器工作方式1
ET0=1;
EA=1;开中断
for(n=2;n>0;n--)延时循环
{
lsd();
}
/*TR0=1;
STH0=(65536-3000)/256;
STL0=(65536-3000)%256;
delay();
delay();
TR0=0;*/
while
(1)信号扫描并显示
{
P1=0XFF;给P1口值为0XFF
EOC=0;EOC始能端为高电平关始能端
if(STD==1)
{
EOC=1;EOC始能端为高电平开始能端
P1=P1&0x0F;P1与0x0f位与
if(P1==0X01)对信号1的显示并响铃
{
LED1=0;1灯亮
TR0=1;开定时器中断
STH0=(65536-3824)/256;响铃音为音乐1(DO)
STL0=(65536-3824)%256;
while(STD!
=1);STD始能端为低电平
EOC=0;EOC始能端为低电平关始能端
TR0=0;关定时器中断
LED1=1;1灯灭
}
if(P1==0X02)对信号2的显示并响铃
{
LED2=0;2灯亮
TR0=1;开定时器中断
STH0=(65536-3404)/256;响铃音为音乐2
STL0=(65536-3404)%256;
while(STD!
=1);STD始能端为低电平
EOC=
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