交换机的硬件设计 说明书正文

目录

一、前言： (2)

二、总体方案设计： (2)

2.1、方案比较： (2)

2.2、方案论证： (3)

2.3、方案选择： (3)

三、单元模块设计： (4)

3.1、各单元模块： (4)

3.1.1用户接口电路 (4)

3.1.2语音处理单元 (4)

3.2、特殊器件的介绍 (5)

3.2.1交换芯片——MT8980 (5)

3.2.2、控制单元——AT89S51 (8)

3.3、MT8980与AT89S51的连接 (9)

四、硬件设计： (9)

五、系统调试： (11)

六、系统功能、参数指标： (11)

七、设计总结： (12)

八、致谢： (12)

参考文献 (12)

附录一、MT8980与AT89S51的连线图 (13)

一、前言：

通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使网内任一用户可与其他用户通信。程控交换机是数字电话网、移动电话网及综合业务数字网中的关键设备，在通信网中起着非常重要的作用。而交换机的基本功能是实现任意入线与任意出线之间的互连，即实现任意两个用户之间的信息交换。为此，交换机的基本组成应包括接口、交换网络和控制系统玩个部分。接口的作用是将来自不同终端或其他交换机的各种传输信号转换成统一的交换机内部工作信号，并按信号的性质分别将信令传送给控制系统，将消息传送给交换网络。交换网络的任务是实现各入、出线上信号的传递或接续。控制系统负责处理信令，按信令的要求控制交换网络完成接续，通过接口发送必要的信令，并协调整个交换机的工作。程控就是存储程序控制，程控交换是利用计算机软件进行控制的一种交换方式，故程控交换机是电子计算机控制的交换机。

二、总体方案设计：

2.1、方案比较：

方案一：小型程控交换机模拟了程控交换网中的电路交换的全过程，其基本结构可分为话路系统和控制系统两部分。整个系统主要由用户接口电路、语音处理单元和交换网络与中心控制单元组成。其原理框图如下小型程控交换机原理框图2.1.1所示：

图2.1.1：小型程控交换机原理框图

方案二：VLAN以太交换机，能够使中小企业的多台电脑,根据按照管理权限而不拘泥于部门自由组成多个小型虚拟局域网(VLAN)接入互联网，同时，VLAN之间彼此可以安全隔离，从根本上提高了网络性能。本文将详细介绍10/100BASE-T九端口10/100M VLAN以太交换机的设计方法。文中设计方案中使用的交换芯片是台湾上元科技公司9端口交换芯片ADM6909。设计的交换机提供了网桥的基本的功能，包括：学习、过滤、路由,同时具有动态配置VLAN功能。其原理框图如下VLAN以太交换机原理框图2.1.2所示：

图2.1.2：VLAN以太交换机原理框图

2.2、方案论证：

方案一是小型程控交换机模拟了程控交换网中的电路交换的全过程，其基本结构可分为话路系统和控制系统两部分。整个系统主要由用户接口电路、语音处理单元和交换网络与中心控制单元组成。而方案二VLAN以太交换机，能够使中小企业的多台电脑,根据按照管理权限而不拘泥于部门自由组成多个小型虚拟局域网(VLAN)接入互联网，同时，VLAN之间彼此可以安全隔离，从根本上提高了网络性能。方案一的操作性和成本等于方案二比较更易操纵，且成本更低。

2.3、方案选择：

通过比较方案一和方案二，总结出方案一的操作性和成本等于方案二比较更易操纵，且成本更低。并且相关的使用更加方便，所以选择方案一。

三、单元模块设计：

3.1、各单元模块：

3.1.1用户接口电路

用户接口电路是用户线与交换机的接口电路。由于某些信号（如振铃、直流馈电等）不能通过电子交换网络，因此把某些过去由公用设备实现的功能移到电子交换网络以外的用户电路来实现。归纳起来，目前数字程控交换机中用户电路的功能有下列7项：B（Battery Feed）——馈电；

O（Over-voltage Protection）——过压保护；

R（Ringing Control）——振铃监控；

S（Supervision）——监视；

C（Codec & Filters）——编译码和滤波；

H（Hybrid Circuit）——混合电路；

T（Test）——测试。

3.1.2语音处理单元

该模块的主要功能有与SLIC接口，语音的滤波机编解码。

与SLIC的接口主要实现两方面的作用：一是通过与SLIC的接口控制用户线的状态，二是分配给用户的话路时隙，完成与后面的交换模块的接口。

编解码是将模拟语音信号转换成PCM码流，把PCM码还原为模拟信号。数字滤波器对语音信号进行带限。为了实现时分交换，采用A率编码，每一话路量化编码后的速率为64kb/s，

32=2.048Mb/s。所以对每一路语音分别进行量化编码时就需要32路组成一帧，64kb/s

2.048MHz的位时钟和8KHz的帧首脉冲，作为时隙定位信号。用户的话音可以通过软件被分配到0~31中的任意时隙。

3.1.3交换网络和中心控制单元

该模块主要包括：用户电路的扫描和驱动、信号音的产生、定时单元、控制微处理器单元。

定时单元：提供用户电路的编解码、交换网络的时钟和帧首信号。

用户电路的扫描和驱动：用户扫描就是监测用户线环路状态，即通段状态。并以此来决定用户话机的摘挂和检测脉冲拨号。用户驱动就是控制用户线的状态，比如向用户振铃，送忙音，通话等。

信号音的产生：信号音指的是交换机送往用户的信号，如拨号音、忙音、回铃音等。当主叫摘机时，听到拨号音才能拨号；主叫拨完号码，如果被叫闲则会听到交换机送来的回铃音，否则听到忙音。信号音可有模拟信号音和数字信号音两种，对于不同时间断续的拨号音、忙音、和回铃音，是使用同一450Hz的单频信号，由硬件或软件控制其通断。

收号器：话机有多音多频拨号和脉冲拨号两种，相应地局端应能识别这两种拨号，脉冲拨号可以通过扫描用户通断状态识别，双音多频则使用专用芯片MT8870来接收。

总的来说，交换网络的功能是实现话音的无阻塞交换，即完成时隙交换，也就是完成任意PCM复用线上任意时隙之间的信息交换。在具体实现时应具备以下两种基本功能：在一条复用线上进行时隙交换功能，在复用线之间进行同一时隙的交换功能。这两种基本功能分别由时间接线器和空间接线器实现。中心控制单元由一片单片机芯片控制着各模块协调有序的完成呼叫的全过程。

3.2、特殊器件的介绍

3.2.1交换芯片——MT8980

本设计中实现话音交换功能的芯片是MT8980。MT8980是Mitel公司生产的PCM时分复用时间变换器。

其芯片引脚图如下MT8980芯片管脚图3.2.1.1所示：