TST网络课程设计报告.doc
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1、-目录摘要及关键词2前言3第一章 T-S-T网络根本原理41.1 T-S-T网络的工作原理51.2 T-S-T网络的工作过程5第二章硬件介绍72.1 单片机AT89C51简介72.2 时分交换芯片MT8980介绍82.3 空分交换芯片MT8816介绍102.4 锁存器74HC573简介12第三章 T-S-T网络总体设计及结果分析133.1 T-S-T网络硬件设计133.2 T-S-T网络软件设计143.3 结果分析16第四章 T-S-T网络性能分析184.1 T-S-T阻塞的概率计算184.2 T-S-T网络的容量184.3 T-S-T网络的缺乏和改良18总结及心得体会19参考文献20摘要数字
2、交换网络在程控数字交换系统中占有重要的地位,其容量的大小,可靠性直接关系到整个系统的交换能力及系统的可靠性。程控用户交换机用于集团部,可以实现部的通话效劳,并可以方便地组建各种专用网。通过添加汇接功能也可以与公用网PSTN接通。用户交换机与电信系统的局用交换机的任务不同,其设计方案与技术指标也不一样。MT8980 是用于数据或语音交换的专用芯片,文章介绍了利用该芯片实现小型程控交换的设计方案,讨论了系统的硬件和软件构造。指出了MT8980 与CPU 的接口设计,以及对MT8980的程序控制。并对交换技术作了简单介绍, 在此根底上着重介绍了利用MT8980和MT8816实现小型数字程控交换的设计
3、方案, 介绍了交小型数字程控交换机软件系统设计的核心局部。关键词TST网络,AT89C51,MT8980,MT8816,74HC573前言近20 年的时间里, 随着半导体材料技术、大规模集成电路技术、计算机技术和数字传输技术等方面的快速开展, 传统的交换系统正在逐步开展成为一种廉价、快捷、优质、可靠, 不仅能交换话音, 还能够交换数据或图像等多种综合业务的通用性的通信组网设备。程控交换系统的主要任务是实现用户间话路的接续,它可以划分为两大局部: 话路设备与控制设备。数字交换网络是程控交换系统中一种规模可缩放的大容量数字交换部件,目前在交换局中运行的程控数字交换系统,其数字交换网络主要采用复制式
4、T-S-T型时分交换,在实现上通常采用专用通信芯片。对时分交换网络,信道由时隙构成。交换单元部通常采用T-S-T型接线器构造。T-S-T型接线器主要有话音存储器和控制存储器及一些控制电路组成,其交换工作方式有两种:顺序写入控制读出和控制写入顺序读出。对于单T接线器实现的交换网络,对每个时隙的存取需要一个读周期时间和一个写周期时间,因此其可交换的最大时隙数目与存储器的读写周期时间有关,随着交换容量的增大,对存储器的读写速度要求更高。由于通信专用芯片本钱较高,并且对大容量的交换网络实现更为困难,因此导致交换网络本钱高,设计复杂,程控交换机是现代通信技术、计算机技术与大规模集成电路有机结合的产物。先
5、进的硬件与日臻完美的软件综合于一体,赋予程控交换机以众多的功能和特点,使它与机电交换机相比,特点是: 体积小,重量轻, 功耗低, 节省费用;能提供许多新的用户效劳性能,如缩位拨号、叫醒业务、呼叫转移等等;工作稳定, 维护管理方便, 可靠性高;灵活性大,为适应交换机外部条件的变化,增加的新业务往往只要改变软件就能满足不同外部条件需要,便于采用公共信道信号系统,不但可以提高呼叫接续的速度和提供更多效劳性能,而且还能提高通信质量。第一章 T-S-T网络根本原理大型的数字交换网络普遍采用TST时分-空分-时分三级构造,它由两个T级和一个S级组成,如图1.1所示;图1.1 T-S-T网络构造图1.1 T
6、-S-T网络的工作原理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。因为采用两个T级,可充分利用时分接线器本钱低和无阻塞的特点,并利用S级扩大容量,使他具有本钱低,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。图中S级之前的称为前T级,S级之后的称为后T级。TST交换网络有8 条输入PCM复用线, 每条
7、接至一个T接线器, 有8 条输出PCM复用线从输出侧T接线器接出。T接线器的数量为输入(8) + 输出(8)。中间一级为S接线器, 穿插点矩阵为88。假定每条输入或输出PCM复用线上的复用度为32, 即32个时隙, 则所有T接线器的容量应有32 个单元, 每一级的控制存储器的单元也应有32个。TST交换网络中的T接线器有两种控制方式。一种是输入T接线器采用“顺序写入, 控制读出方式, 输出T接线器采用“控制写入, 顺序读出方式; 另一种控制方式是输入T接线器输出采用“控制写入, 顺序读出方式, 输出T接线器采用“顺序写入, 控制读出方式。中间S接线器采用输入控制和输出控制两种方式均可.这里S级
8、的容量为8*8,即有8组输入母线和8组输出母线,分别可接8个前T级和8个后T级。为减少选路次数,简化控制,可使两个方向的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:设:Nf=一帧的时隙数, Na=A到B方向的部时隙数, Nb=B到A方向的部时隙数则: Nb= Na +Nf/2TST网络完全无阻塞的条件:m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。1.2
9、 T-S-T网络的工作过程A B的交换:将用户A的话音信息的PCM编码由交换网络的上行通路HW1的TS1,交换到用户B占用的下行通路HW3的TS3,交换网络的部时隙选用ITS2。为完成这个交换,计算机在呼叫建立时将初级T接线器的控制存储器的CMA1(1)的值设为2,将第一个S接线器S1的控制存储器CMC2(2)的设为1,将第二个S接线器S2的控制存储器CMC32(2)的容设为2,将次级T接线器的控制存储器的CMB1(3)的容设为2。网络中初级T接线器采用控制输入,顺序输出方式,上行通路传送来的用户A的信息被写如其话音存储器SMA1(2),在时隙2时被读出并送到输出端,也就是S1的输入线HW1的
10、ITS2。由于S1采用输出控制方式,S1的控制存储器CMC2(2)的值为1,所以S1的输入线HW1与输出线HW2在时隙2时连通。S1的输出线HW2也是S2的输入线。因为S2采用输出控制方式且S2的控制存储器CMC3(2)的容为2,所以S2的输入线HW2与输出线HW3在时隙2时接通。S2的输出线HW3又为次级T接线器的输入线,由于次级T接线器采用顺序输入,控制输出方式,并且次级T接线器的CMB1(3)的值为2,因此用户A的话音信息被交换到了HW3的TS3,网络完成了规定的交换。B A的交换:将用户B的话音信息的PCM编码从交换网络的上行通路HW3的TS3交换到A所占用的下行通路的HW1的TS1。
11、其部时隙ITS的选用常采用反相法来确定。采用反相法时,两个通路的部时隙相差半帧,用公式表示为Y=(*+n/2) mod n 式中,Y为反向通路的部时隙号,*为正向通路的部时隙号,n为每帧的时隙数即复用度,在本网络的例如中,Y=(*+n/2) mod n =2+32/2mod 32=18。反向通路的交换过程与与正向通路完全类似,不在赘述。第二章 硬件介绍2.1单片机AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该
12、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,ATMEL的AT89C51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。AT89C51的引脚图:1主要特性: 8031 CPU与MCS-51 兼容 全静态工作:0Hz-24KHz 4K字节可编程FLASH存储器(寿命:1000写/擦循环) 三级程序存储器锁定 128*8位部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片振荡器和时钟电路1管脚说明:VCC:供电
13、电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进展校验时,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口为一个部上拉电阻的8
14、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展存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1时,它利用部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进展读写时,P2口输出其特殊功能存放器的容。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,它们被部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉
15、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间。 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。如想制止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOV*,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
16、执行状态ALE制止,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,则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH,不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源VPP。*TAL1:反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。*TAL2:来自反向振荡器的输出。2.2 时分交换芯片MT8980介绍该器件是8线32信道数字交
17、换电路。它部包含串-并变换器,数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制存放器、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(3032路)数据线,在控制信号作用下,可实现240256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。1MT8980管脚说明:时钟输入,频率为4.096MHz,串行码流由此时钟的下降沿定位。:帧同步脉冲输入,它作为2.048Mbs码流的同步信号,低电平使部计数器在下次负跳变时复位。:片选信号输入,低电平有效。DS :微处理器接口时数据输入选通信号,高电平有效。 VDD :正电源
18、。VSS :负电源,通常为地。R:微处理器接口时读、写控制信号,假设输入高电平,为读出;假设输入低电平,则为写入。: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,假设此端下拉至低电平,电路处理完数据,通常经909(W4)接+5V。ODE :输出驱动允许。假设该输入保持高电平,则STO0STO7输出驱动器正常工作;假设为低电平,则STO0STO7呈高阻。但是如果利用软件控制方式,即使ODE为高电平,也可以置STO0STO7进入高阻态。CBO :控制总线输出。每帧由256比特组成,每码元为接续存储器高位256个存储单元第1位的值。第0码流相应的码元先输出。 A0A5 :微处理器接口
19、时地址信号输入。 D0D7 :微处理器接口时双向数据输入输出(三态)。 STI0STI7 : 8路串行输入的PCM基群(32信道)码流,速率为2.048Mbs。 STO0ST07 : 8路三态串行输出的PCM基群码流,速率为2.048Mbs。2MT8980工作原理MT8980由串-并变换器、数据存储器、帧计数器、控制存放器、控制接口单元、接续存储器、输出复用器与并-串变换器等局部构成。串行PCM数据流以2.048Mbs速率(共32个64kbs,8比特数字时隙)分八路由STI0STI7输入,经串-并变换,根据码流号和信道(时隙)号依次存入2568比特数据存储器的相应单元。控制存放器通过控制接口,
20、承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容(即接续命令),以*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2.048Mbs串行码流,从而到达数字交换的目的。如果不再对控制存放器发出命令,则电路部维持现有状态,刚刚交换过的两时隙将一直处于交换过程,直到承受新命令为止。承受存储器的容量为25611位,分为高3位和低8位两局部,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(message mode),以使接续存储器低8位的容作为数据直接输出到相应时隙中去
21、。电路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、控制存放器和接续存储器的容,并可向控制存放器和接续存储器写入指令。此外,还可置电路于别离方式,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。2.3 空分交换芯片MT8816介绍1 空分交换芯片MT8816根本特性 该芯片是816模拟开关阵列,它含7128线地址译码器,控制锁存器和816穿插点开关阵列。图2.1 MT8816交换矩阵示意图2 MT8816管脚说明下面对管脚功能作简要说明COL0COL7列输入输出,开关阵列8路列输入或输出。ROW0ROW15 行输入输出,开关阵列16路列输入或输出A
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