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1、吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院现代交换技术课程设计报告设计题目： TST数字交换网络的设计 专业班级： 信工092班 学生姓名： 周晓欢 学 号： 指导教师： 杨佳 吕卅 设计时间： 2012.12.172012.12.29 教师评语：成绩 评阅教师 日期 摘要 数字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内部，可以实现内部的通话服务，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电话网（PSTN）接通。用户交换机与电信系统内的局用交换机的任务不同，其设计方案与技术指标也不相同。MT89
2、80 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结构。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, 在此基础上着重介绍了利用MT8980和MT8816 实现小型数字程控交换的设计方案, 介绍了交小型数字程控交换机软件系统设计的核心部分。目录一、设计的作用、目的4二、设计任务及要求43、 设计内容4四、设计原理5 1、TST数字交换网络5 2、时间接线器及其原理7 3、空间接线器及其原理7 4、总体分析8五、硬件系统框图9 1、硬件原理框图9 2、具体设计思路9 3、容量分析11六、
3、硬件系统设计12 1、芯片介绍12 2、设计方案20七、系统软件设计21八、心得体会21九、参考文献22附录一22附录二23一、课程设计目的及作用课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对交换网络的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。本次课程设计利用时分交换芯片MT8980及空分交换芯片MT8816来完成T-S-T交换网络的设计。二、设计任务及要求在原理图的设计中，先由单片机接收用户电路产生的DTMF和拨号、忙音、回铃音等信号，
4、由单片机分析选择被呼叫的用户，分时产生地址寻址信号和数据存储器命令来对8980芯片进行控制，选择用户时隙进行交换。单片机的IO口通过双向扩展芯片8255与用户电路相连，通过扫描的方式来判断用户呼叫信号。该TST网络完全实现了在实际的TST网络交换的电路原理和结构，并且可以通过外围的接口实现中继通信。在可扩展性上也突出了优势。在方案的论证上可以将该系统的控制部分作为核心板，将外围接口开放出来，搭建电路，验证方案的可行性。分析了国内知名的厂家的程控实验箱的产品，基本上都没有搭建TST三级网络，而在实际商用交换机均采用TST网络，在国外也是以TST网络居多。分析核心控制电路，主要还是由DSP来进行7
5、号信令的分析，MCU来进行整个交换网络的控制，FPGA来实现所有的电路接口和时序网络。三、设计内容介于TST网络的三级结构，整个系统的电路中必须包含三级交换电路，T级采用时分交换芯片MT8980来实现，S级采用空分交换芯片MT8816来实现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。交换单元内部通常采用T-S-T型接线器结构。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
6、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。四、设计原理T-S-T网络基本原理 大型的数字交换网络普遍采用TST（时分-空分-时分）三级结构，它由两个T级和一个S级组成，如图1所示；图1 T-S-T网络结构图 T-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
7、线的时隙交换。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, 交叉点矩阵为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
8、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级的容量为8X8，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：设：Nf=一帧的时隙数, Na=A
9、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。 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，交换网络的内部时隙选用ITS2。为完成这个交换，计算机在
10、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)的内容设为2，将次级T接线器的控制存储器的CMB1(3)的内容设为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
11、制存储器CMC3(2)的内容为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。其内部时隙ITS的选用常采用反相法来确定。采用反相法时，两个通路的内部时隙相差半帧，用公式表示为Y=(X+n/2) mod n 式中，Y为反向通路的内部时隙号，X为正向通路的内部时隙号，n为每帧的
12、时隙数（即复用度），在本网络的示例中，Y=(X+n/2) mod n =（2+32/2）mod 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。五、硬件系统框图原理框图时分芯片MT8980空分芯片MT8816时分芯片MT8980锁存器74HC573锁存器74HC573单片机AT89C51图2 T-S-T交换网络原理框图本次设计利用时分交换芯片MT8980和空分交换芯片MT8816构成T-S-T交换网络，其中，输入级T型接线器为顺序写入、控制读出（输出控制），中间级S型接线器为输入控制方式，输出级T型接线器工作方式为顺序写入、控制读出（输出控制），完成多语音用户间的交换T-S-T网
13、络硬件设计程控交换机的控制系统主要由处理机和存储器组成, 处理机执行交换机软件程序指挥硬件、软件协调动作; 存储器用来存放软件程序及有关数据。控制系统是程控交换机的核心, 其主要任务是根据内、外线用户的呼叫要求及组网与运行、维护、管理的要求, 执行存储程序和各种命令, 以控制相应的硬件, 实现信息的交换和系统地维护管理功能。控制系统的主体是微处理机, 包括CPU、存储器、I/O 设备及相应软件。本系统采用AT89C51 作为CPU,MT8980作为时间交换电路，MT8816作为空间交换电路。由MT8980输入四路PCM,通过AT89C51控制时隙的交换，交换完后送入MT8816进行空间交换，交
14、换中结点的选通由AT89C51通过数据锁存单元74HC573决定。其硬件连接图如附图所示，具体连接过程如下:MT8980的控制功能分为两个方面，第一是读某信道中某时隙的存储器数据， 并由单片机判断后作出不同的响应， 第二是让某时隙接续存储器工作在信息模式， 使接续存储器低八位的内容作为数据直接输出到相应的时隙中作信令信号，也可以将其作为2.048M 数据流用作控制码流，以控制编译码器。AT89C51与MT8980之间的接口信号主要有地址线A0A5、数据线D0D7、片选信号/CS、读写信号R/W、数据输入选通信号DS、数据应答信号/DTA。AT89C51的P2.2、P2.0 分别与MT8980的
15、DS、/DTA 相连,可以比较容易地实现AT89C51 和MT8980D 之间数据交换的同步。AT89C51的P2.3直接与MT8980D 的读写控制线相连,通过对P2.3 的置位和复位可以实现对该芯片的读写控制。AT89C51的P0 口与数据线相连,完成数据的传输。当片选信号/CS为低电平时,AT89C51可对MT8980D内部的寄存器进行读写, DS 和DTA 作为AT89C51 和MT8980D 之间数据交换的同步信号。在DS 信号的上升沿时刻, 如果MT8980D 的片选信号/CS、数据线、地址线以及读写信号R/W 有效, 则CPU 开始对MT8980D 进行读或写操作。当MT8980D 与89C51 之间完成相应的数据发送或者接收之后,DTA 送出一个下降沿, 表示这次数据交换完成,
