摘 要：第二代高速數(shù)字用戶線(HDSL2)是接入網(wǎng)領(lǐng)域的最新一代銅線接入技術(shù)。本文介紹了Conexant公司的CN8980芯片組的結(jié)構(gòu)和特性,分析其工作原理,給出了采用CN8980芯片組設(shè)計(jì)HDSL2設(shè)備的方案。
關(guān)鍵詞：HDSL2;成幀器;EOC
美國(guó)Conexant公司的CN8980芯片組是功能強(qiáng)大的DSL收發(fā)器芯片,不但可以用于增強(qiáng)的基于2B1Q和CAP調(diào)制技術(shù)的第一代HDSL傳輸設(shè)計(jì),而且可以用于基于OPTIS調(diào)制技術(shù)的HDSL2傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并且完全兼容HDSL2用于T1傳輸?shù)腁NSI標(biāo)準(zhǔn)和HDSL2用于E1傳輸?shù)腅TSI現(xiàn)有規(guī)定。它與現(xiàn)有HDSL設(shè)備保持良好的兼容性,利于已有HDSL系統(tǒng)的升級(jí)換代。CN8980芯片組的結(jié)構(gòu)與特性
CN8980芯片組由兩部分組成：模擬部分和數(shù)字部分。
模擬部分
AFE和線路驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)線路信號(hào)的傳送與接收功能,線路信號(hào)包含兩種模式：HDSL2 OPTIS和HDSL1 2B1Q。其功能模塊包含D/A和A/D變換,數(shù)據(jù)變換的反混疊(anti-aliasing),信號(hào)濾波,增益控制和線路驅(qū)動(dòng)。AFE由DSP收發(fā)器進(jìn)行控制。
數(shù)字部分
?可旁路的成幀器/映射器
成幀器/映射器是一個(gè)高性能的比特流處理引擎,可以處理任何HDSL幀結(jié)構(gòu),支持ANSI HDSL2 和ETSI HDSL1標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)。它進(jìn)行EOC(嵌入操作信道),和有效載荷比特的插入和提取,數(shù)據(jù)的加擾處理,比特填充,以及同步檢測(cè)。CN8980成幀器支持原始速率的T1/E1成幀和非幀模式,同步和異步有效載荷映射,以及每個(gè)時(shí)隙隨機(jī)或固定數(shù)據(jù)插入。此外,它還能夠進(jìn)行外部時(shí)隙增減控制,比特誤碼率測(cè)量,以及支持1、2、4、8比特時(shí)隙的可編程有效載荷映射。
?采用格柵編碼的速率自適應(yīng)比特泵DSP
速率自適應(yīng)DSP負(fù)責(zé)回波抵消,線路均衡和數(shù)據(jù)編碼。能夠進(jìn)行2、4、8、16電平PAM編碼,包含集成軟件控制的時(shí)鐘用于恢復(fù)和合成功能。DSP模塊中的發(fā)送器將從DSL成幀器處收到的數(shù)據(jù)映射成PAM編碼的符號(hào),再經(jīng)格柵編碼和發(fā)送濾波處理后,發(fā)送到AFE。DSP模塊中的接收器接收來(lái)自AFE的串行數(shù)據(jù)和比特泵發(fā)送的經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的符號(hào),并將這些經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的符號(hào)送到回波抵消器(EC)。回波抵消器對(duì)回波響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估,并將AFE發(fā)來(lái)的信號(hào)減去回波響應(yīng)�；夭ㄌ幚砗蟮男盘�(hào)還要通過(guò)前向均衡(FFE)和判定反饋均衡(DFE),最后再由格柵編碼調(diào)制(TCM)譯碼器恢復(fù)出信息比特。
圖2系統(tǒng)基本框圖 
圖4模擬前端芯片連接示意圖
?高性能微內(nèi)核處理器
片內(nèi)8051兼容微內(nèi)核處理器提供DSP控制和調(diào)度,另外也可以作為通用控制器對(duì)外部器件進(jìn)行控制,比如控制編解碼器或T1/E1成幀器以及與網(wǎng)絡(luò)管理軟件進(jìn)行通信等。
CN8980芯片組功能框圖如圖1所示。
在設(shè)備結(jié)構(gòu)上,CN 8980支持多信道線路卡。具有以下特性：?jiǎn)蝹�(gè)啟動(dòng)ROM裝載;每個(gè)信道全自動(dòng)啟動(dòng)排序;每個(gè)高速PCM接口允許最大八個(gè)設(shè)備共享一條通用PCM總線;集成的成幀器支持每個(gè)信道的任意時(shí)隙分配;信號(hào)信道支持點(diǎn)到多點(diǎn)訓(xùn)練。 HDSL2系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)
方案采用單線對(duì)HDSL2配置,實(shí)現(xiàn)T1/E1數(shù)據(jù)傳輸,線路編碼為OPTIS技術(shù),采用片內(nèi)8051進(jìn)行系統(tǒng)控制。設(shè)計(jì)中充分考慮了未來(lái)的升級(jí)與設(shè)備擴(kuò)展,設(shè)計(jì)了多線對(duì)數(shù)據(jù)與控制接口及配置開(kāi)關(guān),通過(guò)配置開(kāi)關(guān)、軟件的改動(dòng)和外加控制即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展與升級(jí)。在保證對(duì)現(xiàn)有HDSL設(shè)備兼容的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的HDSL2技術(shù)。系統(tǒng)基本框圖如圖2所示。
CN8980芯片組采用三芯片方案,即收發(fā)器(Zipwire2 Tranciever)、成幀器(Zipwire2 Framer)和模擬部分(Zipwire2 AFE)分別為一枚芯片。
系統(tǒng)有以下兩種工作模式：
?單板工作模式,支持1T1、1E1、和單線對(duì)可變速率,數(shù)據(jù)速率范圍可以為從144kbps到4624kbps之間,以16kbps為一級(jí)的任意速率,即成幀器支持的速率為N*64kbps+16kbps。
?多板工作模式,2塊到8塊系統(tǒng)電路板通過(guò)多板接口進(jìn)行連接,支持2T1、2E1和3E1 HDSL1配置,可以用于多端口設(shè)備和DSLAM設(shè)備。 系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì) 
圖6 HOST控制連接示意圖
圖7 主程序流程框圖、
PCM總線接口
PCM接口為DSL成幀器與其它標(biāo)準(zhǔn)T1、E1或N×64kbit設(shè)備的連接提供接口,采用Rockwell半導(dǎo)體系統(tǒng)公司的Bt8370芯片,支持T1/E1格式的數(shù)據(jù)收發(fā)。Bt8370與HDSL2成幀器之間的連接示意圖如圖3所示。
圖中CLADO、RSBCKI和RCKO是T1/E1接收時(shí)鐘,RPCMO是T1/E1接收數(shù)據(jù),RMSYNC是T1/E1接收復(fù)幀同步,TSBCKI和TCKI是T1/E1發(fā)送時(shí)鐘,TPCMI是T1/E1發(fā)送數(shù)據(jù),TMSYNC是T1/E1發(fā)送復(fù)幀同步。
模擬前端(AFE)部分
AFE對(duì)外提供數(shù)字接口和模擬接口。數(shù)字接口即DSP接口,與HDSL2收發(fā)器的DSP相連,用于數(shù)據(jù)傳輸。模擬接口由線路驅(qū)動(dòng)反饋電阻、阻抗匹配電阻、外部混合電路和變壓器組成,與雙絞線相連。
模擬前端部分是HDSL2收發(fā)器與銅雙絞線之間的接口,完成HDSL2數(shù)字信號(hào)與線路模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換,發(fā)送時(shí)提供足夠的線路發(fā)送功率,接收時(shí)完成初步的信號(hào)濾波等功能。HDSL2線路工作頻率較高,這部分的性能直接關(guān)系到系統(tǒng)傳輸性能的好壞。因此,這部分的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵,元件的選擇與電路的設(shè)計(jì)都有嚴(yán)格的要求。CN8980芯片組用單獨(dú)的一塊芯片完成模擬前端的功能,它與HDSL2收發(fā)器之間的連接示意圖如圖4。
圖中ser1_tx、ser2_tx是HDSL2發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào),ser1_rcv、ser1_rcv,ser1_rcv為HDSL2接收數(shù)據(jù)信號(hào),afe_clk,up_w_da等信號(hào)是HDSL2收發(fā)器對(duì)HDSL2模擬前端芯片的控制信號(hào)。
模擬前端比較重要的部分還包括混合電路和過(guò)擊保護(hù)電路,混合電路的目的是建立傳輸線路的阻抗模型,通過(guò)這個(gè)阻抗模型生成近似的傳輸信號(hào)回波,將線路變壓器上的信號(hào)減去這個(gè)近似回波就可得到一階接收信號(hào)的近似值。盡管CN8980內(nèi)部包含數(shù)字回波抵消器,但是混合電路減少了模數(shù)變換器(ADC)的輸入信號(hào)電平,有效地減少了短環(huán)路上的ADC溢出,增加了接收信號(hào)的量化分辨率,從而得到更好的信號(hào)處理性能。
系統(tǒng)中包含兩個(gè)混合電路,可以滿足較大范圍的環(huán)路特性和數(shù)據(jù)速率。兩個(gè)混合電路中一個(gè)用于高速率情況,一個(gè)用于低速率情況,在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),軟件將檢測(cè)哪一個(gè)混合電路能夠提供最好的回波抵消性能,從而作出選擇。
這部分電路中變壓器的選擇也是一個(gè)值得特別注意的問(wèn)題。線路變壓器實(shí)際上是一個(gè)高通濾波器,用于傳輸線路與電路板之間的直流隔離。CN8980要求變壓器的匝數(shù)比必須為5:1(線路側(cè):電路側(cè))。同時(shí)變壓器的一次電感值L是一個(gè)要求非常嚴(yán)格的參數(shù),如果電感值太高,濾波器的截止頻率將太低,CN8980的回波抵消器不能抵消回波的低頻成分和信號(hào)互調(diào)干擾;反之,如果L太小,截止頻率太高,一部分信號(hào)分量被濾除掉,將造成信噪比的降低。最后,變壓器的選擇還必須考慮回波損耗值,以盡可能的優(yōu)化系統(tǒng)性能。
在混合電路的設(shè)計(jì)中采用了NPO和具有低電解吸收率的電容,保證電路具有良好的線性特性和回波抵消性能。通過(guò)過(guò)擊保護(hù)電路的設(shè)計(jì),使系統(tǒng)具有良好的抗雷擊性能。
RS-232接口部分
系統(tǒng)中提供了兩路RS-232串行接口,接口驅(qū)動(dòng)芯片采用MAXIM公司的MAX233,接口為標(biāo)準(zhǔn)9針插頭。這一部分的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖5所示。
第一路RS-232接口用于PC機(jī)或其他網(wǎng)絡(luò)終端與系統(tǒng)之間的通信,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)調(diào)試等。數(shù)據(jù)傳輸采用異步模式：38400波特,一個(gè)開(kāi)始比特,8個(gè)數(shù)據(jù)比特,一個(gè)終止比特,沒(méi)有校驗(yàn)。PC機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí),通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)API命令實(shí)現(xiàn)。
第二路RS-232接口被定義為Group talk接口,用于多組CN8980芯片組同時(shí)工作時(shí)(如多線對(duì)工作模式和多電路板堆疊模式),主芯片組與從芯片組之間的通信,進(jìn)行控制或進(jìn)行程序的裝載等。同時(shí)這路信號(hào)提供了一個(gè)用于內(nèi)部底層軟件的調(diào)試接口。數(shù)據(jù)傳輸采用異步模式：115200波特,一個(gè)開(kāi)始比特,8個(gè)數(shù)據(jù)比特,一個(gè)終止比特,沒(méi)有校驗(yàn)。
由于CN8980片內(nèi)CPU與仿真接口直接并聯(lián),為防止在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)發(fā)生沖突,在發(fā)送數(shù)據(jù)線上設(shè)置了三態(tài)門(mén),對(duì)片內(nèi)CPU與仿真接口進(jìn)行隔離。
HOST端口
在多設(shè)備工作模式下,需要外部CPU對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,因此,在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了HOST端口,它直接與內(nèi)部HOST總線連接,通向片內(nèi)CPU。在開(kāi)發(fā)、調(diào)試和測(cè)試外部CPU控制程序 |
66821730(技術(shù)支持)
