| 摘 要： 介紹了一種采用MCS-51系列兼容的Dallas半導(dǎo)體公司的高速DS80C320作為核心器件實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜SDH系統(tǒng)的管理監(jiān)控方案,以及系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 同步數(shù)字序列（SDH） 準(zhǔn)同步數(shù)字序列（SDH） 同步傳遞模塊（STM） 分插復(fù)用器（ADM） 同步數(shù)字序列SDH（Synchronous Digital Hierarchy)是一種全新的傳輸網(wǎng)體制,自從90年代初出現(xiàn)以來,SDH以其各方面的優(yōu)越性迅速成為通信網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)絡(luò)。目前世界各國大多以SDH作為通信的骨干網(wǎng)絡(luò)。在我國,干線網(wǎng)絡(luò)也基本采用了SDH網(wǎng)絡(luò)。 SDH系統(tǒng)與原有PDH(Plesinchronous Digital Hiearchy)系統(tǒng)相比,最突出的優(yōu)點(diǎn)就是具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。在SDH的幀結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次中,都提供了豐富的開銷字節(jié),以實(shí)現(xiàn)對不同層次信號的全面管理。  １ SDH系統(tǒng)介紹 清華大學(xué)電子工程系自主開發(fā)了SDH大規(guī)模專用集成電路套片,它包括高階復(fù)用芯片MXH0155-2,實(shí)現(xiàn)從VC4信號到STM-1(Synchronous Transfer Module)信號的映射和解映射功能;低階映射芯片MXL021E1-3,實(shí)現(xiàn)21個(gè)2.048M的E1信號到VC4信號的映射和解映射�；谶@兩個(gè)芯片,可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于雙向SDH環(huán)路的ADM(ADD/DROP Multiplexer)站點(diǎn),實(shí)現(xiàn)從STM-1信號中任意分插多個(gè)E1信號的功能。 ADM系統(tǒng)以兩片MXH0155-2和一片MXL021E1-3為核心芯片,包括光收發(fā)模塊,155M時(shí)鐘恢復(fù)和綜合電路,E1信號接口處理,微處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊如圖１所示。 在圖１中,兩個(gè)方向的高階復(fù)用器分別由兩片MXH0155-2實(shí)現(xiàn),兩個(gè)方向的數(shù)字交叉連接和映射處理器由一片MXL021E1-3實(shí)現(xiàn),中間的接口連接和多路選擇由一片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)。 此ADM系統(tǒng)中,兩片MXH0155-2和一片MXL021E1-3都提供了微處理器接口實(shí)現(xiàn)對芯片的配置、管理和監(jiān)控,需要具有16位地址的８位微處理器。MXH0155-2工作幀頻為８KHz,微處理器系統(tǒng)需要以８KHz時(shí)鐘頻率對其進(jìn)行一系列管理工作,而MXL021E1-3的工作幀頻為２KHz,需要以２KHz的時(shí)鐘頻率進(jìn)行管理。MXL021E1-3還可以實(shí)現(xiàn)21個(gè)E1信號的分插功能,因此在２KHz的時(shí)鐘頻率內(nèi)需要處理兩個(gè)方向21路信號的管理和監(jiān)控。同時(shí),此管理系統(tǒng)通過串口實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信,可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對此ADM系統(tǒng)的配置和管理。 ２ MCS-51系列DS80C320介紹 單片微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)被應(yīng)用到國民生產(chǎn)中的許多方面,例如工業(yè)控制、日用家電等等。近年來,隨著單片機(jī)檔次的不斷提高,功能的不斷完善,其應(yīng)用也越來越廣泛,功能越來越強(qiáng)大,甚至可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的管理和控制。 按照以上要求,微處理器需要兩個(gè)定時(shí)中斷、一個(gè)RS232串口,同時(shí)由于需要進(jìn)行監(jiān)控的內(nèi)容較多,需要一個(gè)高速微處理器,我們選用了Dallas公司的DS80C320做為處理器來實(shí)現(xiàn)對此ADM系統(tǒng)的管理。 Dallas公司的80C320單片機(jī)與MCS-51的80C32系列單片機(jī)兼容,其突出特點(diǎn)是它的高速性能。外部振蕩器可以達(dá)到33MHz,一個(gè)指令周期僅由四個(gè)振蕩周期組成,因此其最高指令周期可以達(dá)到33/4=8.25Mbps。 ３ 微處理器系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 此微處理器的硬件系統(tǒng)非常簡單,是單片機(jī)的最小系統(tǒng),以DS80C320為核心,加上外部程序存儲(chǔ)器（EPROM27512）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（雙口RAM）、地址鎖存器（74LS373）、３－８譯碼器（74LS138）和RS232電平轉(zhuǎn)換（MAX233）構(gòu)成。此微處理器系統(tǒng)作為ADM系統(tǒng)的一部分嵌入到系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)的功能包括對三片大規(guī)模集成電路的管理,與計(jì)算機(jī)的通信和數(shù)據(jù)采集工作。 由于當(dāng)DS80C320工作到33ＭＨｚ時(shí)鐘頻率時(shí),對外圍器件要求較高,例如EPROM要求達(dá)到55ns,地址鎖存等也需要采用高速Ｆ系列的74F373等。因此選用了24.576MHz的振蕩器作為外部振蕩器,此時(shí)可以采用常用外圍器件,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)８KHz和２KHz中斷的嚴(yán)格定時(shí),而且經(jīng)仿真和實(shí)驗(yàn)證明可以保證足夠的處理時(shí)間要求。 ４ 微處理器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成 此系統(tǒng)的軟件構(gòu)成由主程序和三個(gè)中斷程序組成。主程序完成系統(tǒng)的配置工作。串口中斷完成計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)工作模式的修改和系統(tǒng)監(jiān)控,兩個(gè)定時(shí)中斷分別以８KHz和２KHz的頻率對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。 ２KHz定時(shí)中斷的指令較多,約占了２KHz頻率即500us到2/3的時(shí)間左右,為保證８KHz定時(shí)中斷嚴(yán)格的定時(shí)關(guān)系,８KHz定時(shí)中斷的優(yōu)先級為１,要高于２KHz定時(shí)中斷優(yōu)先級,即在２KHz定時(shí)中斷處理程序中,可以嵌套進(jìn)行８KHz定時(shí)中斷處理。 串口中斷程序,即計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行配置和監(jiān)控時(shí),系統(tǒng)的定時(shí)中斷可以停止,因?yàn)樵谙到y(tǒng)正常工作時(shí),無需計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理。此時(shí)一般是系統(tǒng)出了問題,需要人工干預(yù),要求及時(shí)反應(yīng),所以串口中斷的優(yōu)先級也設(shè)置為１。由于單片機(jī)內(nèi)部只有兩個(gè)中斷優(yōu)先級,此時(shí)８KHz中斷和串口優(yōu)先級相同,但是串口中斷可以得到及時(shí)反應(yīng)。因?yàn)楫?dāng)串口工作在19200波特率時(shí),串口發(fā)送或接收一個(gè)字節(jié)的時(shí)間也遠(yuǎn)大于８KHz的幀頻,同時(shí)串口中斷程序和計(jì)算機(jī)程序之間采用了握手控制,保證串口數(shù)據(jù)交換的正確性。 4.1 主程序  主程序的流程為： （１）芯片的初始配置,通過查表寫入約400個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù); （２）配置DS80C320,設(shè)置計(jì)數(shù)器（串口波特率定時(shí)T1,定時(shí)中斷T0和T2都工作在重裝載模式,保證嚴(yán)格的定時(shí)關(guān)系）,設(shè)置中斷優(yōu)先級,開啟計(jì)數(shù)和中斷; （３）永久等待。 4.2 串口中斷處理程序 串口中斷處理程序的流程圖如圖２所示。完成功能如下： （１）串口接收數(shù)據(jù),進(jìn)入中斷處理程序,保存現(xiàn)場; （２）根據(jù)接收數(shù)據(jù)判斷操作類型,若為讀寫操作,進(jìn)入步驟（３）,若接收到結(jié)束符,進(jìn)入步驟（４）; （３）進(jìn)行讀寫操作;返回步驟（２）; （４）結(jié)束中斷處理程序,返回。 4.3 ８KHz中斷處理程序（T0定時(shí)中斷） （１）進(jìn)入中斷處理程序,保存現(xiàn)場; （２）查詢兩片MXH0155-2,根據(jù)接收方向的告警信號來控制發(fā)送方向的數(shù)據(jù),采集接收方向的告警信號寫入雙口RAM; （３）結(jié)束中斷處理程序,返回。 4.4 ２KHz中斷處理程序（T2時(shí)鐘中斷） （１）進(jìn)入中斷處理程序,保存現(xiàn)場,內(nèi)部2000計(jì)數(shù)器加１; （２）查詢低階映射芯片MXL021E1-3,分別查詢21路接收方向的告警信號,根據(jù)不同的告警信號對發(fā)送方向進(jìn)行控制,采集21路的告警信號進(jìn)行編碼并寫入雙口RAM; （３）查詢2000計(jì)數(shù)器,當(dāng)達(dá)到2000時(shí),計(jì)數(shù)器清零,同時(shí)對三片集成電路內(nèi)部的誤碼秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行處理,若計(jì)數(shù)值超出預(yù)期值,則給出信號劣化告警; （４）結(jié)束中斷處理程序,返回。 通過對此微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)際驗(yàn)證,證明了一個(gè)復(fù)雜的SDH雙向環(huán)路的ADM站點(diǎn)可以通過簡單的微處理器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全的管理和監(jiān)控,并為SDH大規(guī)模專用集成電路的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
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