现代交换原理课程设计任务书

-1-用户电路用户电路用户电路用户电路中继接口电路控制单元交换网络用户电路用户电路用户电路用户电路中继接口电路控制单元交换网络《现代交换原理课程设计》任务及要求（2013级通信工程专业1321301-2班）一、课程设计的目的与要求1、教学目的综合运用所学过的《现代交换原理》课程知识，进行现代通信网交换技术相关的课题设计研究与分析，掌握现代通信网交换节点所采用的技术，硬件组成及软件设计方法。2、教学要求从课程设计的目的出发，在实验室现代程控交换原理实验箱或者计算机上进行现代通信网交换技术相关的课题设计研究与分析。掌握相关课题的工作原理，深入研究相关课题系统组成及程序设计与分析（1）主题鲜明，思路清晰，原理分析透彻,技术实现方案合理可靠；（2）按照现代交换原理相关研究课题技术的原理及系统组成，完成从理论分析、系统软硬件组成、程序设计，调试及功能分析的全过程。二、课程设计的题目、内容及要求1、模拟中继接口通信研究目的：了解模拟中继信号的接续过程。原理:中继通信接口框图由前面的各单元实验可知，信令的产生与信号的交换可在一个实验箱内完成电话单机的工作。若将两台实验箱通过中继电缆线连接，则实现两台实验箱的长途通信。图8-1是它们的接口框图。中继电缆-2-中继通信拨号方式：01+被叫号码，其中第一个“0”表示拨打长途，第二个“1”表示对方电话局局号（在本实验当中，即表示被叫方所在的实验箱）。研究内容：利用两台实验箱完成中继接口通信的信号流程。画出本次实验电路方框图，并能说出其工作过程。画出各测量点在各情况下的波形图并解释说明。2、时分复用与时分交换原理研究目的：1．掌握时分复用原理。2．熟悉数字程控交换网络的组成、原理与实现方法。原理：1．时分交换原理图7-1时分交换系统时隙分配图时分复用是建立在抽样定理基础上的，连续的模拟信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这些空隙便可以传输其它信号的抽样值，因此，就可以沿一条信道同时传送若干个基带信号。时分交换就是利用时分复用实现多路话音在同一PCM总线上传输的。由前面所讲，用户的语音输入输出时隙是由编解码时钟信号控制的，当编码时钟到来时编码芯片开始编码，当解码时钟到来时解码芯片开始解码。为了实现时分复用，本实验箱上提供多个编解码时钟，从TS0到TS7，各时隙之间相隔3.9us。本实验箱时隙分配如7-1图：用户1的编解码时隙为TS1,用户2的编解码时隙为TS2，用户3的编解码时隙为TS3，用户4的编解码时隙为TS4，外输入信号与收号器的编解码时隙为TS6，拨号音，忙音，回铃音的编码时隙分别为TS7,TS8,TS9。时分交换的基本组成是一个话音存储器和一个控制存储器。话音存储器是暂时存储输入数字信号。如果是一条输入线只需要一个32X8的RAM存储器。而现在专用的交换芯片（如K51K52编译码编译码编译码编译码收号器编译码拨号音，忙音，回铃音时分交换网络中央控制单元TS1TS2TS3TS6TS4TS7TS8TS9用户3用户4用户1用户2外部信号输入TS5编译码外线接口-3-MT8980）一般有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。它们内部的话音存储器的容量是256×8。控制存储器是用来寄存话音时隙的地址。话音存储器有两种工作方式，一种是时钟写入，控制读出。另一种是控制写入，时钟读出。如图7－2(a)所示，以时钟写入，控制读出为例：话音存储器等于复用线上的时隙数，本例为256个时隙。因此控制存储器每单元需要8bit，对应于256个时隙地址的二进制编码。线路上256个时隙话音信息分别存入256个话音存储单元中，在处理器的控制下将输入Ti存储单元的地址写入控制存储器,相当于输出时隙的存储单元中当输出时隙的地址。然后根据入时隙的地址取出话音存储器的内容送至输出端，完成了将某一入时隙内容转移到另一输出时隙去的作用。图7-2(a)中控制存储器255单元写入00000011(3)，表示入时隙3交换到出时隙255的情况。控制写入，时隙读出如图7-2（b）所示。a0aa0at3t255t3t255255话音存储器255话音存储器读写读时钟00i=3255控制存储器255控制存储器时钟读控制写时钟读（a）时钟写入，控制读出（b）控制写入，时钟读出图时分交换的两种方式呼叫接续过程一般是主叫摘机，送出拨号音，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答，保持通话，话终拆线。2．时分交换芯片MT8980的介绍MT8980是加拿大MITEL公司的数字交换矩阵芯片。(1)它的主要特点是：①MITEL串行总线（ST-BUS）②8×32时隙输入③8×32时隙输出④256个用户的无阻塞交换⑤单电源（+5V）供电⑥30mW的低功耗⑦微处理器的接口⑧三态串行输出这个大规模集成电路是为PCM的语音或者数据交换设计的。可用在交换机中。它aa1111111100000111a-4-共联接256个64kbps通道。8个串行输入均由32个64kbps组成，即形成一个2.048Mbps串行总线码流。另外，MT8980对串行总线的时隙可以进行读写，因此可以用这种方式进行串行通信。(2)管脚说明（管脚顶视图如图7-3所示）：图7MT8980的管脚图（顶视）1脚/DTA：数据确认信号，当此管脚变低时，表示微处理器送来的信号已被处理。它在使用时需要一个909欧上拉电阻。2~9脚STI0~STI7：8个2.048Mbps串行输入的数据码流。30脚VDD、(10)脚VSS：供电电源。13~18脚A0~A5：微处理器控制访问的地址线。11脚/FOI：帧定位信号，在/C4I的下一个下降沿到来的时候，/FOI变成低电平使内部计数器复位。12脚/C4I：4.096MHz时钟输入。19脚DS：DS变高，输入数据（微处理器接口）有效。20脚R/W：读写控制输入，高电平为读，低电平为写。21脚/CS：片选信号。29~22脚D0~D7：数据总线。38~31脚STO0~STO7：串行总线输出，对应8个2.048Mbps的码流。39脚ODE：输出允许，高电平有效，低电平时，8个串行输出为高阻。40脚CST0：串行总线的输出。一帧中的每一位对应8路输入串行码流的256个时隙。此位输出由软件控制。研究的内容：时钟与时隙,掌握时分复用原理。要使用户2能听见用户1说话,交换网络控制设计，使用户2能听见用户1说话将第0条输入PCM上的第1时隙交换到第0条输出PCM的第2时隙上，则要做如下操作：A5~A0置为“0XXXXX”，写控制寄存器（8位）为“10X10000”，其中低3位“000”表示输出的第-5-0条PCM。再置A5~A0为“100010”，对应第0条PCM的第2时隙。对应的数据总线上的一个字节是“00000001”，高3位为输入的PCM号（此时为sti0），低5位对应的时隙数（此时为1）。3、时分交换系统编程调试课题研究目的：1．了解CPU的工作原理及各种控制过程。2．体会程控交换原理时分交换系统进行电话通信时的控制过程。原理:本课题研究分为四个单元实验，每个实验单元完成对一个单元电路的控制或一种系统设置。图8-1为本实验总体框图。图8-1实验总体框图在本次实验中，我们通过实际编程调试，实现程控交换机中CPU对话路设备的控制，进一步加深对程控交换网络工作原理的认识。本实验利用时分交换系统CPU完成对各种信号音的控制和话音接续控制。系统定义：用户1系统定义为第1路；用户2系统定义为第2路；用户3系统定义为第3路；用户4系统定义为第4路；下面我们按图8-1将实验系统通过MCS-51单片机仿真器连接到计算机，打开单片机仿真调试软件，编辑、修改、编译源程序，下载执行CPU控制指令，来实际体会一下信号音是如何接入电话线路的，各条线路是如何进行交换的。1．时分交换单片机控制模块的控制原理,如图8-2。(1)时分交换控制模块主要完成以下功能：控制接续、环路检测、振铃控制、双音多频收号。(2)控制接续主要完成以下功能：送各种信号音（如拨号音、忙音、回铃音）、停信号音和实现两个电话的接续与断开。(3)环路检测主要是检测电话的环路状态，然后通过软件来判断电话的摘挂机。(4)振铃控制主要完成给被叫送振铃。(5)双音多频收号主要是接收收号电路（双音多频收号器）送来的电话号码。计算机MCS-51仿真器程控交换原理实验箱B口C口A口CPU中央8255U10振铃控制号码接收接续地址控制线-6-图8-2时分交换单片机控制原理2．控制模块各端口地址控制模块主要是由单片机和两片8255组成；U10（8255）的A口地址为＃FAF0，B口为＃FAF1，C口为＃FAF2，控制字口为＃FAF3。U21（8255）的A口地址为＃F6F0，B口为＃F6F1，C口为＃F6F2，控制字口为＃F6F3。下面对各扩展端口的作用作详细的说明：(1)U10的B口。其地址为＃FAF1，它的作用是发出振铃控制命令，B口有8个数据输出信号线，依次是PB7、PB6、PB5、PB4、PB3、PB2、PB1、PB0，其中低四位用来对四个用户发出振铃控制命令，并且是一一对应的，PB0控制用户1，PB1控制用户2，PB2控制用户3，PB3控制用户4，高四位未用，比如要使用户1振铃，只需向＃FAF1（U10的B口）送＃01H即可。(2)U10的C口。其地址为＃FAF2，它的作用是读取双音多频收号器送来的电话号码，C口也有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位PC3、PC2、PC1、PC0为4bit电话号码的输入口，PC4是STD信号的输入口，用户是否有拨号就是通过STD信号来判断。当用户拨号码时，STD为低电平；无拨号时，STD为高电平，以此来读取电话号码。(3)U21的C口。其地址为＃F6F2，它的作用是读取四部电话的环路状态，C口有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位PC3、PC2、PC1、PC0为四个用户环路状态输入口，并且是一一对应的，PC3对应用户4，PC2对应用户3，PC1对应用户2，PC0对应用户1。“1”为环路断开（即电话挂机）；“0”为环路闭合（即电话摘机），然后通过程序处理来判断四用户的摘挂机状态。PCM输出总线PCM输入总线8255话音存储器控制存储器U21U40A口C口接续数据控制线接续地址控制接续数据控制用户环路检测-7-用户电路用户电路控制单元交换网络用户电路用户电路(4)U10的A口。其地址为＃FAF0，它的作用是控制MT8980的地址线。A口有8个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，其中PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0接MT8980的地址线，并且一一对应，PA5对应MT8980的A5，PA4对应MT8980的A4，PA3对应MT8980的A3，PA2对应MT8980的A2，PA1对应MT8980的A1，PA0对应MT8980的A0。(5)U21的A口。其地址为＃F6F0，它的作用是控制MT8980的数据线。A口有8个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，它们都与MT8980的数据线相连，并且一一对应，PA7对应MT8980的A7，PA6对应MT8980的A6，PA5对应MT8980的A5，PA4对应MT8980的A4，PA3对应MT8980的A3，PA2对应MT8980的A2，PA1对应MT8980的A1，PA0对应MT8980的A0。中央控制器对U10的A口和U21的A口的共同控制来实现对MT8980的接续控制（详细的控制方法可查阅MT8980的相关资料）。对MT8980的其它控制线（如DS、／CS、R／W）的控制已由相关的硬件电路完成，这里不在赘述。主要研究的内容：1．编程调试实现给电话送拨号音、忙音、回铃音。2．编程调试实现CPU读取电话号码。3．编程调试实现两部电话的接续。4．编程调试实现系统中两部电