现代程控交换实验箱设计毕业论文.doc
99页
现代程控交换实验箱设计毕业论文前言一、适用范围程控交换实验系统是为了配合《程控数字交换网络》的教学而设计的实验装置,这套系统上除了完成理论验证实验外,还可以完成该课程设计、毕业设计,以及二次性开发本系统适合于各大学通信专业的专科生、本科生、研究生以及教师和相关的科研使用一、 结构简介系统结构图如图一所示程控交换实验系统采用模块化结构设计,主板实物结构图如下所示：图一：主板实物结构图1、程控交换系统模块〔系统控制板〕：它是整个系统的核心部分,主要由DSP芯片TMS320VC5410A、ALTERA的FPGA芯片EP1C6Q240和TI的MSP430F149 16位微处理器构成,完成程控交换当中的交换、控制功能程控交换系统模块结构框图如图三所示程控交换网络系统〔FPGA〕中继接口用 户 接 口 电 路用 户 接 口 电 路PCM编码一三PCM编码PCM译码PCM译码用 户 接 口 电 路用 户 接 口 电 路PCM译码四二PCM译码PCM编码PCM编码 串 口LCD显示配置电路键 盘 MSP430
完成信号的分解、组合、交换、控制、FSK的编解码、DTMF信号的识别、EEPROM数据保存、铃音发生等多项功能板上S2开关用于设定DSP的工作方式和频率,外部晶振为20MHz,该系统DSP的标准工作频率是140MHz,产品在出厂时已设定好,无需调整在做二次开发时根据需要进行调整,参看下表：MP/MC工作模式选择MD1MD2MD3时钟00015倍00110倍0105倍011保留1002倍1011/41101倍1111/2表一：DSP时钟模式板上具有DSP的JTAG接口,用于二次开发使用b) FPGA可编程逻辑器件部分ALTERA公司的FPGA〔EP1C6Q240芯片、EPC2LC20〕构成,PROM完成配置功能,FPGA在系统中完成时隙组合、E1信号传输、键盘控制等功能板上SW-DIP8 8位拨码开关是选择FPGA配置方式的J1-J5全为"1"是PROM自行加载配置,全为"0"是计算机配置,出厂时默认是PROM加载,做二次开发时才需改动,切换配置模式时必须将此5位都拨到同一端出厂时M0-M2已配置好无需改动P4为FPGA配置接口,P1为FPGA Boundary-scan接口,P2为可擦除配置PROM Boundary-scan接口,以上接口均为二次开发时使用。
复位开关用于对FPGA的重配置和DSP的复位系统控制板上的几个LED灯含义如下：D12<黄>：配置成功D13<红>：配置失败TL1<红>：3.3V电源指示灯TL2<红>：1.8V电源指示灯D4_LED红〕：5V电源指示灯c) MSP430F149微处理改处理器作为DSP的协处理器,完成UART数据的接收发送,LCD显示,与DSP之间进行数据交互d) 电源稳压完成对输入的＋5V电压转换成系统工作所需的其他电压组合：＋1.8V、＋2.5V、＋3.3Ve) UART1、UART2UART1是DSP的串口,在本系统中暂时不使用UART2是用MSP430的串口,在本系统中用此口来完成与计算机的通信f) 电源插座当系统控制板与主板连接使用时,该电源插座无需插入外接电源当系统控制板单独使用时,需通过该口从外部接入一＋5V直流电源,外接电源的插头的极性为外正内负,供电电流至少需达到500ｍAg> DSP＿JTAG口、FPGA＿JTAG口、MSP430__JTAG口DSP＿JTAG口为DSP仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用当系统工作在正常状态时〔即：非二次开发状态〕,无需连接DSP仿真器,对系统工作无影响。
FPGA＿JTAG共有三个接口组成,分别为：ALTERA板：FPGA＿PS、FPGA＿JTAG和EPC＿JTAG其中：FPGA＿PS口为FPGA－EP1C6Q240的串从配置接口,FPGA＿JTAG为FPGA－EP1C6Q240的JTAG配置接口,EPC＿JTAG为配置ROM－EPC2LC20的JTAG口无论哪种FPGA芯片的控制板,这些配置接口都在系统二次开发时使用,在系统正常状态下,无需连接,不影响系统正常使用MSP430__JTAG口为MSP430仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用图三 程控交换系统模块结构框图2、主板组成模块功能说明主板的组成结构图如图一二所示,共有12个组成模块,分别介绍如下：a>用户接口模块<1~4> 用户接口模块共有4个,分别是用户一、用户二、用户三、用户四,完成BORSHT功能；b>PCM编译码模块<1~4>PCM编译码模块共有4个,分别是用户一、用户二、用户三、用户四,完成语音信号的PCM编译码功能c>外线接口模块外线接口模块完成与本系统与电信线路的接口,其中包含的功能有：振铃检测,混合,PCM编译码,摘机控制等d>液晶显示模块 本液晶模块为240X128点大屏幕显示屏,用来显示当前系统状态以及所有人机接口的状态显示,如菜单,系统帮助,参数状态设置等。
e>键盘键盘为6键薄膜按键,完成人机接口的各种操作,如菜单选择,参数设置等f>数字中继接口数字中继接口为两台实验箱之间的连接口,传输E1信号,介质为双绞线三、注意事项对于DSP＿JTAG,FPGA＿JTAG,MSP430__JTAG在正常工作状态〔即：非二次开发状态〕请不要随意连接DSP仿真器、FPGA配置器和430仿真器,也不要往FLASH、FPGA及FPGA配置ROM中写入数据,以免破坏系统代码,造成系统瘫痪如果要对系统控制板进行二次开发操作,则需严格参考本系统的二次开发手册,同时在专业人士的指导下进行实验一系统电源组成一、实验目的1． 了解程控交换系统工作电源的组成与种类2． 测试系统工作电源电压值二、实验设备 20MHZ通用示波器一台,万用表一块,THECJ-2型现代程控交换实验箱一台三、电路工作原理图1－1是电源电路原理方框图它由市电交流220V、内置线性稳压电源、内置开关电源、电源指示电路等组成内置线性稳压电源和内置开关电源由同一个电源开关控制,该电源开关位于实验箱体的右侧面在系统主板右下脚处的开关为铃流源开关AC 220V内 置开关电源内置＋12V、-24V、+5V线性稳压电源-24V+5V-5VAC 220V电源指示电路图1—1 工作电源原理方框图各路输出电压的作用：内置开关电源输出：+5V为主电源,供系统主板和系统控制板上使用；＋5V、－5V提供给运放、用户接口模块和PCM编译码使用；内置稳压电源输出：-24V主要提供给用户接口电路MY88622作馈电源使用。
12V、＋5V主要供铃流源使用四、实验内容1． 打开系统主电源开关,观察状态指示模块的电源指示发光管显示状态2． 用万用表测量电源部分即状态指示模块各测量点的电压,注意万用表的量程设置,应放在"DC"档进行测量,否则测试数据不准确 TF24：+5V TF25：－5V TF26：-24V3．用示波器测量电源模块各测量点的电压注意示波器的量程设置,应设置在"DC"档进行测量,否则测试数据不准确 TF24：+5V TF25：－5V TF26：-24V实验二系统结构组成一、实验目的1、了解整个系统的结构组成2、了解系统中各关键器件的作用3、了解整个系统的基本工作原理4、了解整个系统中各组成模块的作用二、实验设备 四部,THECJ-2型现代程控交换实验箱一台三、系统总体介绍图2－1是系统结构图,图2－2是程控交换实验系统布局图程控交换系统由9大电路模块组成,各模块的组成及主要作用如下：1、用户一 ～ 用户四接口模块：分别是机用户一、用户二、用户三、用户四的用户线接口电路、DTMF采样及AD转换、FSK的DA转换、信号音的DA转换和PCM编译码电路具体叙述如下：〔1〕 MY88622〔各用户单独使用〕用来实现二/四线变换,摘挂机检出,铃流驱动和用户话机的接口等功能；〔2〕 TP3057〔各用户单独使用〕主要实现PCM编译码功能；2、程控交换系统控制模块：该模块即为整个系统的控制中心,主板通过专用接口与系统控制板相连接。
完成DTMF识别、FSK信号生成、各种信号音的产生、时分交换、LCD显示、数字中继、系统控制、计算机通信等所有控制、处理工作系统控制模块的核心器件主要有：TMS320VC5410A为TI公司的实时信号处理器完成信号音的产生算法、时隙交换、DTMF译码算法、FSK编解码算法、NO7信令等工作EP1C6Q240为ALTERA公司的大规模现场可编程器件〔FPGA〕完成PCM信号的组合和分解、用户状态识别、用户振铃控制等工作MSP430F149为TI公司16位微处理器,作为DSP的协处理芯片,完成串口控制和LCD显示功能SST39VF800A〔29LV800〕,DSP专用FLASH,用来存放所有程序代码EPC2LC20,ALTERA板专用,FPGA专用PROM,用来存放FPGA配置程序74LVT164245,3.3V I/O转5V I/O接口芯片MAX232,MSP430使用RS232电平转换芯片5V～1.8V稳压芯片,为DSP内核工作电源5V～1.5V稳压芯片,为FPGA内核工作电源U11：5V～3.3V稳压芯片,为DSP及FPGA的I/O工作电源UART：基于MSP430的RS232口,在本系统中,采用此口与计算机通信。
DSP＿JTAG口、FPGA＿JTAG和MSP430＿JTAG：DSP＿JTAG口为DSP仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用当系统工作在正常状态时〔即：非二次开发状态〕,无需连接DSP仿真器,对系统工作无影响FPGA＿JTAG共有三个接口组成,分别为：ALTERA板：FPGA＿PS、FPGA＿JTAG和EPC＿JTAG其中：FPGA＿PS口为FPGA－EP1C6Q240的串从配置接口,FPGA＿JTAG为FPGA－EP1C6Q240的JTAG配置接口,EPC＿JTAG为配置ROM－EPC2LC20的JTAG口MSP430＿JTAG口为MSP430仿真器连接专用接口,供系统二次开发时使用当系统工作在正常状态时〔即：非二次开发状态〕,无需连接MSP430仿真器,对系统工作无影响系统控制板上各状态开关功能及设置方法说明如下：ａ〕S2：用于设定DSP的工作方式和频率,外部晶振为20MHz,该系统DSP的标准工作频率是140MHz,产品在出厂时已设定好,无需调整在做二次开发时根据需要进行调整,参看表2－1MP/M。
