T-S-T交换网络的设计

西南石油大学程控交换原理课程设计课程程控交换题目T-S-T交换网络的设计院系专业年级通信工程指导教师学生姓名学号.资料.目录前言...........................................3第一章T-S-T网络基本原理......................41.1T接线器的简介及工作原理................41.2S接线器的简介及工作原理................61.3T-S-T交换网络..........................7第二章硬件介绍................................82.1时分交换芯片MT8980......................82.2空分交换芯片MT8816.....................102.3单片机AT89C51.........................132.4锁存器74HC573.........................16第三章T-S-T网络总体设计及性能分析............17总结及心得体会.................................19参考文献......................................19前言.资料.对于一个完整的通信系统来说，它由终端、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，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。其次，利用TST网络。TST（时分-空分-时分）交换网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网络，它是三级交换网络，两侧为T接线器，分别作为初级T和次级T,中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。S接线器：负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。这次课程设计利用时分交换芯片MT8980及空分交换芯片MT8816构成TST交换网络，它是在现代交换原理的基础上形成的。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。T-S-T交换网络的设计通常单独的T接线器和S接线器只适用于容量比较小的交换机,对于大容量的交换机通常采用T-S-T交换网路。用空分交换芯片和时分交换芯片构成T-S-T交换网络。要求：（1）熟悉T接线器和S接线器的功能，以及构成T-S-T交换网络的方法。（2）查阅相关芯片的资料，根据题目要求选择具体芯片，熟悉各芯片的工作原理、性能及使用方法。（3）完成硬件设计，画出原理图第一章T-S-T网络基本原理.资料.在交换过程中，既有时隙的交换----时间交换，又有复用线间的交换----空间交换，可以通过接线器实现。两种基本接线器：时间接线器：T接线器，完成时隙的交换空间接线器：S接线器，完成复用线间的交换。1.1T时间接线器的简介及工作原理进行时隙的交换采用的是T接线器，结构上是由话音存储器和控制存储器两部分组成，都由RAM构成。话音存储器用来暂存话音数字编码信息，每个话路为8bit。SM的容量即SM的存储单元数等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的地址码是由处理机控写入。T接线器工作原理方面就控制存储器对话音存储器的控制而言，可有两种控制方式：①顺序写入，控制输出，简称“输出控制”。②控制写入，顺序写出，简称“输入控制”。其控制方式如下图(1)，图(2)：图1.1输入控制图1.2输出控制输出控制方式是怎样工作的？T接线器是相同母线上的时隙交换，如图1.1中的输入话音在TS50，经过T接线器以后交换至TS450，然后输出至下一级。CPU根据这一要求，通过软件在控制存储器的450号单元写入“50”。这个写入是由CPU控制进行的，因此把它叫做“控制写入”，有的书上叫做“随机写入”。这是因为写入到控制存储器去的.资料.时间是随机的，即根据CPU的需要而定，和PCM的时隙定位时间无关。控制存储器的读出由定时脉冲控制，按照时隙号读出相应单元内容。如0#时隙，读出0#单元内容；1#时隙读出1#单元内容······这种工作方式叫做“顺序读出”。话音存储器的工作方式正好和控制存储器的方式相反，即是“顺序写入，控制读出”。也就是说，由定时脉冲控制，按顺序将不同时隙的话音信号写入相应的单元中去。写入的单元号和时隙号一一对应。而读出是则要根据控制存储器的控制信息（读出数据）而进行。这种方式也叫做“顺序写入，随机读出”。由于向话音存储器输入话音信号不受CPU控制，而输入话音信号（读出时）受到CPU控制的控制存储器的控制，因此把它总称为“输出控制”方式。输入控制方式是怎样工作的？话音存储器的写入时要受控制存储器的控制，而其读出则受定时脉冲控制按顺序读出。控制存储器的工作方式任然是“控制写入、顺序读出”。即由CPU控制写入，在定时脉冲控制下按顺序读出。但是CPU写入到控制存储器的内容却不同了。图1.2中CPU要在控制存储器的50号单元写入内容“450”。然后控制存储器按顺序读出，在TS50时读出内容“450”作为话音存储器写入地址，将输入端TS50中的话音内容写入到450号单元中去。话音存储器按顺序读出，在TS450读出450号单元内容，这也就是TS50的输入内容，这样完成了时隙交换。输入和输入方式比较输出控制地址内容存储器字长SM输入时隙m话音信息A8bitCM输出时隙nA的地址与m有关输入控制地址内容存储器字长SM输入时隙n话音信息A8bitCM输出时隙mA的地址与n有关1.2S空间接线器的简介及工作原理不同母线之间的交换采用的是S接线器，它包括一个n×n的电子交叉矩阵.资料.和对应的控制存储器。n×n的交叉矩阵有n条输入复用线和n条输出复用线，每条复用线上传送由若干个时隙组成的同步时分复用信号，任一条输入复用线可以选通任一条输出复用线。这里我们说成复用线，而不一定是一套32路的PCM系统，是因为实际上还要将各个PCM系统进一步复用，使一条复用线上具有更多的时隙，以更高的码率进入电子交叉矩阵，从而提高性能。因为每条复用线上具有若干个时隙，也即每条复用线上传送了若干个用户的信息，所以，输入复用线与输出复用线应在某一个指定时隙接通。所以说，空间接线器不进行时隙交换，而仅仅实现同一时隙的空间交换。当然，对应于一定出入线的各个交叉点是按复用时隙而高速工作；而在这个意义上，空间接线器是以时分方式工作的。如下图(3)，图(4)所示:输入与输出方式比较输出控制地址内容单元字长CM时隙号入线号出线数输入控制地址内容单元字长CM时隙号出线号入线数有上我们可得到S接线器与T接线器的差别：HW0HW1HW0HW0HW1HW1HW1HW0图1.3图1.4.资料.区别T型接线器S型接线器完成的交换类型时隙交换母线交换交换过程的有无时延存储交换，有时延实时交换，无时延可否单独构成数字交换网络可否。必须与T接线器组合使用1.3T-S-T交换网络T-S-T是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。S接线器：负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。而两个T接线器的控制方式是一般不同的，这样便于CM的合用。因为采用两个T级，可充分利用时分接线器成本低和无阻塞的特点，并利用S级扩大容量，使他具有成本低，阻塞率小和路由寻找简单等特点。这种数字交换网引入了空分级S，改善了话务的疏散功能，并通过扩大S级的输入母线和输出母线，将多个时分接线器连接起来，大幅度提高了交换网的容量。图(5)中S级之前的称为前T级，S级之后的称为后T级。图1.5T-S-T网络图为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法，即：HW0HW7HW0HW7.资料.设：Nf=一帧的时隙数,Na=A到B方向的内部时隙数,Nb=B到A方向的内部时隙数则：Nb=Na+Nf/2TST网络完全无阻塞的条件：m（内部时隙数）=2n（输入时隙数）在实际应用中，用户A所在的同一组T级网络中前T级和后T级使用同一个控制存储器来控制，但两者最高位是倒相关系，同样的方法，用户B所属的T级网络也是采用的同一个控制存储器来控制，只需要将最高位反相后送给后T级。这样在电路上大大的简化了控制电路的复杂程度。第二章硬件介绍2.1时分交换芯片(1)MT8980基本特性它内部含串/并交换器、数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并/串变换器等功能单元。输入和输出均连接8条PCM基群数据线，在控制信号作用下，可实现240、256路数字话音或数据的无阻塞数字交换。它是目前集成度较高的新型数字交换电路，可用于中、小型程控用户数字交换机。(2)MT8980工作原理图2.1MT8980的功能框图.资料.MT8980芯片管脚图：图2.2MT89980芯片管脚图如图2.2,该芯片有STI0~STI7八个串行输入通路：STO0~STO7八个串行输出通路。每个输入通路上能够接收2.048Mbit/s的码流。2.048Mbit/s对应着32个话路的语音信号的PCM码流。因此该芯片能同时接收256(32×8)个话路的语音信号码流。在CPU的控制下可以实现这256个话路中间的任意两个话路之间的交换。是芯片的输入时钟，频率为4.096MHz，它给芯片的输入输出码流定位。是2.048Mbit/s码流的帧同步信号。通过控制接口CPU可以对芯片内部的寄存器进行读写。A0～A5是微处理器接口时地址信号输入。D0～D7是微处理器接口时双向数据输入/输出（三态）。是片选信号输入,低电平有效。DS是微处理器接口时数据输入选通信号,高电平有效。R/是微处理器接口时读、写控制信号,若输入高电平，为读出；若输入低电平，则为写入。ODE是输出驱动允许。若该输入保持高电平,则STO0~STO7输出驱动器正常工作;若为低电平,则STO0~STO7呈高阻。CSTO是控制总线输出。每帧由256b组成,每码元为接续存储器高位256个存贮单元第1位的值。第0码流相应的码元先输出。.资料.是数据应答信号输出(开漏输出)，它为微处理器接口时数据证实信号,若此端下拉至低电平，电路处理完数据,通常经接+5V。在芯片内部各个输出通路中的每个时隙都对应着两个连接寄存器(低位寄存器、高位寄存器)，另外还有一个控制寄存器，通过对这些寄存器的设置可以使MT8980完成各种功能。2.2空分交换芯片图2.3空分交换MT8816功能及管脚排列图MT8816芯片管脚图：.资料.图2.4MT8816芯片管脚图(1)空分交换MT8816基本特性该芯片是8×16模拟开关阵列，它内含7—128线地址译码器，控制锁存器和8×16交叉点开关阵列，其电路的基本特性为：1.8×16模拟开关阵列功能2.导通电阻（VDD=12V）15Ω3.导通电阻偏差（VDD=12V）5Ω4.模拟信号最大幅度12VPP5.开关带宽45MHZ6.非线性失真0.01%7.电源4.5V~13.2V8.工艺CMOS（2）MT8816管脚说明COL0～COL7列输入\输出，开关阵列8路列输入或输出。ROW0～ROW15行输入\输出，开关阵列16路列输入或输出。ACOL0～ACOL2列地址码输入，对开关阵列进行列寻址。AROW0～AROW3行地址码输入，对开关阵列进行行寻址。.资料.ST选通脉冲输入，高电平有效，使地址码与数据得以控制相开关的通、断。在ST上升沿前，地址必须进入稳定态，在ST下降沿处，数据也应该是稳定的。DI数据输入，若DI为高电平，不管CS处于什么电平，均将全部开关置于截止状态。