單片機(jī)微處理器AT89C51在時隙變換和控制中的應(yīng)用
出處：highway 發(fā)布于：2007-09-20 15:23:09
1 引言
近年來，數(shù)字通信無論在理論上和技術(shù)上都有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種寬帶傳輸技術(shù)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）等全數(shù)字的通信方式必將逐步取代模擬通信方式。現(xiàn)在，通信數(shù)據(jù)信號無一例外地采用著PCM碼，為了限度地利用信道，降低傳輸成本，常在傳輸前對基帶PCM信號進(jìn)行多路調(diào)制，以形成時分復(fù)用PCM信號。我國采用的是32路的PCM標(biāo)準(zhǔn)，此32路的時分復(fù)用信號稱為PCM的群信號。0時隙用于傳輸系統(tǒng)的同步信息。第16時隙用于傳輸信令，其余30路時隙來傳輸語音或數(shù)據(jù)。時分程控交換和數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)字通信的基礎(chǔ)。
2 MT8980D時間交換器的原理
根據(jù)群信號的形成原理，一路基帶PCM信號一旦占用一群的某個時隙，它隨后所有的8位編碼抽樣都將位于該時隙。因此，對于64kB/s的基帶PCM源而言，群系統(tǒng)等提供了32條獨(dú)立的64kb/s信道。時間交換器的任務(wù)就是完成這些信道的相互交換，或者說，要實(shí)現(xiàn)信號由一個時隙至另一個時隙的遷移。目前已出現(xiàn)了一些中、小容量的VLSI數(shù)字交換專用芯片。圖1是Mitel公司MT8980D單片數(shù)字時間交換器的功能框圖。該交換器的輸入和數(shù)輸出均為8個32路CHPCH信號，每個稱為一個ST總線（Serial
Telecom Bus）。串行PCM數(shù)據(jù)流以2.048Mb/s的速率（共32個64kB/s，8比特數(shù)值時隙）分8中由STI0～STI7輸入，經(jīng)串-并變換后，根據(jù)碼流號和信道（時隙）號依次存入256×8比特數(shù)據(jù)存儲器的相應(yīng)單元內(nèi)?？刂萍拇嫫魍ㄟ^控制接口接受來自微處理器的指令，并將此指令寫到接續(xù)存儲器。這樣，數(shù)據(jù)存儲器中各信道的數(shù)據(jù)即可按照接續(xù)存儲器的內(nèi)容（即接續(xù)命令）以某種順序從中讀出，再經(jīng)復(fù)用、緩存、并-串變換后變?yōu)闀r隙交換后的八路2.048Mb/s串行碼流，從而達(dá)到數(shù)字交換的目的。
接續(xù)存儲器的容量為256×11位，對應(yīng)于256個輸出信道。每個接續(xù)存儲器11位又分為高3位和低8位兩部分，前者決定本輸出時隙的狀態(tài)，后者決定本輸出時隙所對應(yīng)的輸出時隙，MT8980D可工作于兩種模式。一種為交換模式，可實(shí)現(xiàn)任意輸入信道至任意輸出信道的交換；另一種是消息模式，它允許交換機(jī)的控制系統(tǒng)通過MT8980D的控制接口直接讀任何語音存儲單元或?qū)懭魏谓永m(xù)存儲單元。這種模式對于控制系統(tǒng)的收、發(fā)信念十分方便。
3 A89C51和MT8980D的接口
MT8980D和MCS51系列單片機(jī)不能直接連接，因為MT8980D有一個DTA數(shù)據(jù)應(yīng)答信號輸出。該輸出信號為與微處理器接口時的數(shù)據(jù)證實(shí)信號，當(dāng)讀寫MT8980時，若此端上拉為低電平，表示電路處理完數(shù)據(jù)。其時序關(guān)系如圖2所示。從時序關(guān)系中可以看出，在DS選通信號的上升沿，控制信號必須有效，DTA應(yīng)答后，在DS下降沿，微處理器讀寫數(shù)據(jù)有效。帶有WAIT腳的CPU可與DTA相連接。但對于AT89C51，我們可以用I/O口直接控制MT8980，在讀寫MT8980時，需判斷DTA是否為低有效。AT89C51與MT8980的連接圖如圖3所示。
4 AT89C51的控制程序
圖3所示電路內(nèi)部的全部功作均由微處理器通過控制接口控制，通過該接口電路可以讀取數(shù)據(jù)存儲器、控制寄存器和接續(xù)存儲器的內(nèi)容，并可向控制寄存器和接續(xù)存儲器寫入指令。存儲器的功能定義請參考Mitel公司的數(shù)據(jù)手冊。在開發(fā)中把MT8980D所有的功能濃縮為三個子程序。調(diào)用三個子程序可實(shí)現(xiàn)MT8980D的所有功能。其中：W-CONNECTION用于完成寫MT8980高低位接續(xù)寄存器，入口參數(shù)：R5（存數(shù)據(jù)），R6（存信道地址）
W-CONNECTION：
MOV A，R6
ORL A，#20h ;P2.6=1R P2.6=0w
MOV P2,A ;P2.5=1時隙，P2.5=0控制
MOV P0，R5
SETB P1.4 ；置DS為高
LOOP1：MOV C,P1.5
JC LOOP1 ；DAT為非0時等待
CLR P1.4
SETB P2.7 ；CS=1
RET
；W-CONTROL用于完成寫MT8980控制寄存器，入口參數(shù)：R5（存數(shù)據(jù)）
W-CONTROL：
MOV P2，#00H ；P2.5=0控制
MOV P0，R5
SETB P1.4 ；置DS為高
LOOP2：MOV C，P1.5
JC LOOP2 ；DTA不為0時等待
CLR P1.4
SETB P2.7 ；CS=1
RET
；R-DATA用來完成對MT8980三種寄存器的控制，入口參數(shù)：R6（存信道地址0-31），出口：
A（數(shù)據(jù)）
R-DATA-CONNECTION：
MOV A，R6
ORL A，#60H ；R2.6=1 R P2.6=0W
MOV P2,A;P2.5=1時隙，P2.5=0控制
SETB P1.4 ；置DS為高
LOOP3：MOV C,P1.5
JC LOOP3 ；DTA為非0時等待
MOV A，P0
CLR P1.4
SETB P2.7 ；CS=1
RET
5 應(yīng)用
5.1 時隙交換應(yīng)用
時隙交換一般用于數(shù)字電話交換系統(tǒng)。如果要將輸入的信道0的2時隙輸出到信道1的3時隙中，則可按以下程序操作：首先賦R5=000110111B，調(diào)用W-CONTROL子程序，寫控制寄存器=R5，選輸出1信道時隙的連續(xù)存儲器的高八位。第二步賦R5=01H，R6=01H(1信道)，調(diào)用W-CONNECTION子程序，寫接續(xù)存儲器的高3位為交換方式。第三步則調(diào)用W-CONTROL子程序，寫控制寄存器=00010011，選輸出1信道3時隙的接續(xù)存儲器的低八位。第四步賦R5=40H，R6=01H(1信道)，調(diào)用W-CONNECTION子程序，寫接續(xù)存儲器的低8位為40H（0信道2時隙），這樣就完成了信道0的2時隙到信道1的3時隙的交換。
5.2 控制應(yīng)用
MT8980的控制功能分為兩個方面，是讀某信通中某時隙的存儲器數(shù)據(jù)，并由單片機(jī)判斷后作出不同響應(yīng)，如16時隙的信令，編制程序時首先調(diào)W-CONTROL子程序，寫控制寄存器選數(shù)據(jù)存儲器，然后調(diào)用R-DATA-CONNECTION子程序讀此寄存器的內(nèi)容，由CPU作出判斷。第二是讓某時隙接續(xù)存儲器工作在信息模式，使接續(xù)存儲器低八位的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)直接輸出到相應(yīng)的時隙中作信令信號，也可以將其作為2.048M數(shù)據(jù)流用作控制碼流，以控制編譯碼器如MT8960、MT8950及數(shù)字中繼芯片MT8979等。筆者已將8980的以上功能成功地應(yīng)用于數(shù)字電路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，此設(shè)備可利用時分復(fù)用PCM的某些空閑時隙插入計算機(jī)的RS232串行通信口來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端計算機(jī)通信，這樣可大大提高EI電路的利用率，從而使利用數(shù)字傳輸設(shè)備或程序交換機(jī)的中斷模塊開通數(shù)字專線以高速高質(zhì)量地數(shù)據(jù)傳送成為可能。數(shù)字電路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可為用戶提供全透明的數(shù)據(jù)傳輸鏈路和全雙工的傳輸能力，而與用戶設(shè)備設(shè)置的RS-232的傳輸格式和速率無關(guān)，另外，用戶還可以按自己的要求設(shè)置數(shù)據(jù)位、校驗方式、停止位、傳輸速率和流控制方式。
近年來，數(shù)字通信無論在理論上和技術(shù)上都有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種寬帶傳輸技術(shù)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）等全數(shù)字的通信方式必將逐步取代模擬通信方式。現(xiàn)在，通信數(shù)據(jù)信號無一例外地采用著PCM碼，為了限度地利用信道，降低傳輸成本，常在傳輸前對基帶PCM信號進(jìn)行多路調(diào)制，以形成時分復(fù)用PCM信號。我國采用的是32路的PCM標(biāo)準(zhǔn)，此32路的時分復(fù)用信號稱為PCM的群信號。0時隙用于傳輸系統(tǒng)的同步信息。第16時隙用于傳輸信令，其余30路時隙來傳輸語音或數(shù)據(jù)。時分程控交換和數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)字通信的基礎(chǔ)。
2 MT8980D時間交換器的原理
根據(jù)群信號的形成原理，一路基帶PCM信號一旦占用一群的某個時隙，它隨后所有的8位編碼抽樣都將位于該時隙。因此，對于64kB/s的基帶PCM源而言，群系統(tǒng)等提供了32條獨(dú)立的64kb/s信道。時間交換器的任務(wù)就是完成這些信道的相互交換，或者說，要實(shí)現(xiàn)信號由一個時隙至另一個時隙的遷移。目前已出現(xiàn)了一些中、小容量的VLSI數(shù)字交換專用芯片。圖1是Mitel公司MT8980D單片數(shù)字時間交換器的功能框圖。該交換器的輸入和數(shù)輸出均為8個32路CHPCH信號，每個稱為一個ST總線（Serial
Telecom Bus）。串行PCM數(shù)據(jù)流以2.048Mb/s的速率（共32個64kB/s，8比特數(shù)值時隙）分8中由STI0～STI7輸入，經(jīng)串-并變換后，根據(jù)碼流號和信道（時隙）號依次存入256×8比特數(shù)據(jù)存儲器的相應(yīng)單元內(nèi)?？刂萍拇嫫魍ㄟ^控制接口接受來自微處理器的指令，并將此指令寫到接續(xù)存儲器。這樣，數(shù)據(jù)存儲器中各信道的數(shù)據(jù)即可按照接續(xù)存儲器的內(nèi)容（即接續(xù)命令）以某種順序從中讀出，再經(jīng)復(fù)用、緩存、并-串變換后變?yōu)闀r隙交換后的八路2.048Mb/s串行碼流，從而達(dá)到數(shù)字交換的目的。
接續(xù)存儲器的容量為256×11位，對應(yīng)于256個輸出信道。每個接續(xù)存儲器11位又分為高3位和低8位兩部分，前者決定本輸出時隙的狀態(tài)，后者決定本輸出時隙所對應(yīng)的輸出時隙，MT8980D可工作于兩種模式。一種為交換模式，可實(shí)現(xiàn)任意輸入信道至任意輸出信道的交換；另一種是消息模式，它允許交換機(jī)的控制系統(tǒng)通過MT8980D的控制接口直接讀任何語音存儲單元或?qū)懭魏谓永m(xù)存儲單元。這種模式對于控制系統(tǒng)的收、發(fā)信念十分方便。
3 A89C51和MT8980D的接口
MT8980D和MCS51系列單片機(jī)不能直接連接，因為MT8980D有一個DTA數(shù)據(jù)應(yīng)答信號輸出。該輸出信號為與微處理器接口時的數(shù)據(jù)證實(shí)信號，當(dāng)讀寫MT8980時，若此端上拉為低電平，表示電路處理完數(shù)據(jù)。其時序關(guān)系如圖2所示。從時序關(guān)系中可以看出，在DS選通信號的上升沿，控制信號必須有效，DTA應(yīng)答后，在DS下降沿，微處理器讀寫數(shù)據(jù)有效。帶有WAIT腳的CPU可與DTA相連接。但對于AT89C51，我們可以用I/O口直接控制MT8980，在讀寫MT8980時，需判斷DTA是否為低有效。AT89C51與MT8980的連接圖如圖3所示。
4 AT89C51的控制程序
圖3所示電路內(nèi)部的全部功作均由微處理器通過控制接口控制，通過該接口電路可以讀取數(shù)據(jù)存儲器、控制寄存器和接續(xù)存儲器的內(nèi)容，并可向控制寄存器和接續(xù)存儲器寫入指令。存儲器的功能定義請參考Mitel公司的數(shù)據(jù)手冊。在開發(fā)中把MT8980D所有的功能濃縮為三個子程序。調(diào)用三個子程序可實(shí)現(xiàn)MT8980D的所有功能。其中：W-CONNECTION用于完成寫MT8980高低位接續(xù)寄存器，入口參數(shù)：R5（存數(shù)據(jù)），R6（存信道地址）
W-CONNECTION：
MOV A，R6
ORL A，#20h ;P2.6=1R P2.6=0w
MOV P2,A ;P2.5=1時隙，P2.5=0控制
MOV P0，R5
SETB P1.4 ；置DS為高
LOOP1：MOV C,P1.5
JC LOOP1 ；DAT為非0時等待
CLR P1.4
SETB P2.7 ；CS=1
RET
；W-CONTROL用于完成寫MT8980控制寄存器，入口參數(shù)：R5（存數(shù)據(jù)）
W-CONTROL：
MOV P2，#00H ；P2.5=0控制
MOV P0，R5
SETB P1.4 ；置DS為高
LOOP2：MOV C，P1.5
JC LOOP2 ；DTA不為0時等待
CLR P1.4
SETB P2.7 ；CS=1
RET
；R-DATA用來完成對MT8980三種寄存器的控制，入口參數(shù)：R6（存信道地址0-31），出口：
A（數(shù)據(jù)）
R-DATA-CONNECTION：
MOV A，R6
ORL A，#60H ；R2.6=1 R P2.6=0W
MOV P2,A;P2.5=1時隙，P2.5=0控制
SETB P1.4 ；置DS為高
LOOP3：MOV C,P1.5
JC LOOP3 ；DTA為非0時等待
MOV A，P0
CLR P1.4
SETB P2.7 ；CS=1
RET
5 應(yīng)用
5.1 時隙交換應(yīng)用
時隙交換一般用于數(shù)字電話交換系統(tǒng)。如果要將輸入的信道0的2時隙輸出到信道1的3時隙中，則可按以下程序操作：首先賦R5=000110111B，調(diào)用W-CONTROL子程序，寫控制寄存器=R5，選輸出1信道時隙的連續(xù)存儲器的高八位。第二步賦R5=01H，R6=01H(1信道)，調(diào)用W-CONNECTION子程序，寫接續(xù)存儲器的高3位為交換方式。第三步則調(diào)用W-CONTROL子程序，寫控制寄存器=00010011，選輸出1信道3時隙的接續(xù)存儲器的低八位。第四步賦R5=40H，R6=01H(1信道)，調(diào)用W-CONNECTION子程序，寫接續(xù)存儲器的低8位為40H（0信道2時隙），這樣就完成了信道0的2時隙到信道1的3時隙的交換。
5.2 控制應(yīng)用
MT8980的控制功能分為兩個方面，是讀某信通中某時隙的存儲器數(shù)據(jù)，并由單片機(jī)判斷后作出不同響應(yīng)，如16時隙的信令，編制程序時首先調(diào)W-CONTROL子程序，寫控制寄存器選數(shù)據(jù)存儲器，然后調(diào)用R-DATA-CONNECTION子程序讀此寄存器的內(nèi)容，由CPU作出判斷。第二是讓某時隙接續(xù)存儲器工作在信息模式，使接續(xù)存儲器低八位的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)直接輸出到相應(yīng)的時隙中作信令信號，也可以將其作為2.048M數(shù)據(jù)流用作控制碼流，以控制編譯碼器如MT8960、MT8950及數(shù)字中繼芯片MT8979等。筆者已將8980的以上功能成功地應(yīng)用于數(shù)字電路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，此設(shè)備可利用時分復(fù)用PCM的某些空閑時隙插入計算機(jī)的RS232串行通信口來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端計算機(jī)通信，這樣可大大提高EI電路的利用率，從而使利用數(shù)字傳輸設(shè)備或程序交換機(jī)的中斷模塊開通數(shù)字專線以高速高質(zhì)量地數(shù)據(jù)傳送成為可能。數(shù)字電路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可為用戶提供全透明的數(shù)據(jù)傳輸鏈路和全雙工的傳輸能力，而與用戶設(shè)備設(shè)置的RS-232的傳輸格式和速率無關(guān)，另外，用戶還可以按自己的要求設(shè)置數(shù)據(jù)位、校驗方式、停止位、傳輸速率和流控制方式。
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