摘? 要: POTS接口是連接網絡和普通電話的必備接口。介紹了實現(xiàn)電話與ISDN連接的POTS接口,給出了實現(xiàn)POTS接口的硬件詳細設計,并結合POTS及其接口信號敘述了POTS的工作過程。?

　　關鍵詞: ISDN? POTS? 企業(yè)上網設備?

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??? 隨著網絡的發(fā)展,網絡帶寬的增加,上網速度將越來越快。人們也不再僅限于上網,在追求上網的同時打網絡電話,實現(xiàn)與網友的相互交流。目前人們很大程度上依賴于傳統(tǒng)的ISDN上網,且在今后一段時間內,這種依賴不會發(fā)生很大變化?；谶@種狀況,設計了針對企業(yè)的上網設備(簡稱“企業(yè)上網設備”),它實現(xiàn)了企業(yè)上網的同時又可打網絡電話雙重功能。企業(yè)上網設備的整體實現(xiàn)方案如圖1所示。?

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　　“企業(yè)上網設備”一端連接ISDN網,通過ISDN連接Internet,另一端通過以太網交換機芯片連接用戶端的以太網。另外在用戶端通過POTS電話機接口連接兩部電話機。?

　　普通電話撥打和接收網路話音,必須通過POTS接口才能進行。POTS接口是能夠連接普通電話與ISDN的接口設備,它能使兩部電話同時上網并與其它電話通話。本文對POTS接口進行闡述。?

1 POTS接口?

　　要實現(xiàn)普通電話機與ISDN進行連接,需要專門的接口(POTS)電路,這個接口電路" title="接口電路">接口電路應該具有饋電、過壓保護、振鈴、監(jiān)視、編解碼、信號音產生器等功能。其中,信號產生器產生各種信號音,可通過硬件或軟件方法來實現(xiàn)。若用軟件實現(xiàn),則將這些信號音進行抽樣、量化、編碼成PCM數(shù)字信號后存在一個只讀存儲器中,然后再周期重復地讀出這些值就可以得到數(shù)字信號音。接口電路主要為用戶接口電路(SLIC)、編解碼和濾波器(CODEC),它相當于用戶音頻信號處理接口電路(SLAC)、DTMF電路。?

1.1 POTS組成?

　　POTS接口采用LUCENT的L8576(SLIC)、L8503(CODEC)、保護保險絲、可編程邏輯器件GAL16V8D及MOTOROLA的MC145436(DTMF)。原理方塊圖如圖2所示。

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1.2 功能描述?

　　(1)SLIC:SLIC是用戶線接口,它是CODEC與外接話機環(huán)路的中間接口。它具有如下功能:?

　　·鈴流信號。能提供話機振鈴所需的鈴流,它是一負高壓交流信號。?

　　·摘掛機檢測信號。它提供話機摘掛機時的微處理器檢測信號,微處理器根據該信號的變化來判別出話機的摘掛機情況。?

　　·話音信號接口。它具有與CODEC與DTMF相連的模擬語音信號接口,完成從話機到CODEC與DTMF或從CODEC到話機的模擬語音信號連接;它是話機與CODEC聯(lián)系的中間橋梁。?

　　·用戶線接口, 連接話機。?

　　本設計采用LUCENT的L8576B芯片,它是具有PLCC封裝44只引腳的雙用戶線接口電路。每一路能提供直流饋電、環(huán)路監(jiān)視和鈴流信號,它含有兩路SLIC通道,可外接兩部電話。該芯片內含鈴流產生電路,振鈴電源為-65V。?

　　除了鈴流及饋電功能外,L8576B還提供了接收和發(fā)送通道、摘機檢測、振鈴間斷輸出功能。另外,它還具有溫度保護功能。?

　　保護:L8576B除了溫度保護外,還具有過壓保護功能,對普通的過壓保護僅需在TIP和RING端串接電阻即可。然而,為了防止線路短路或雷擊而損壞器件,則必須外加保護器件(L7591)。?

　　TIP/RING驅動:L8576B有TIP/RING驅動電路,其輸出為PT/PR。在正常通話方式下,驅動器限流為24mA以下,振鈴時則上升到大約85mA。?

　　(2)CODEC:利用編解碼器、濾波器完成語音信號的A/D與D/A變換,其PCM接口與外部U接口相接,而模擬口與SLIC相接。?

　　本方案采用LUCENT公司的T8503,其接口功能如下:?

　　·數(shù)字接口:包括PCM接口、內部時序控制、增益控制。?

　　PCM接口:管理傳送和接收PCM數(shù)據及幀同步" title="幀同步">幀同步控制。?

　　PCM數(shù)據:PCM數(shù)據每125μs幀周期發(fā)生一次,數(shù)據時鐘CLK是2.048MHz,每幀有32個時隙" title="時隙">時隙,每個時隙8bit數(shù)據位。DX和DR為數(shù)據發(fā)送和接收數(shù)據,不發(fā)送數(shù)據時DX保持三態(tài)狀態(tài), DR接收數(shù)據時才有效。?

　　幀同步FS:T8503有四個幀同步(FSX和FSR)輸入,每一對對應一個通道。在一個125μs的幀里,每個幀同步提供一個單脈沖。幀同步可以出現(xiàn)在器件上電且MCLK作用于器件后的任何時刻,幀同步脈沖的時序表明時隙的開始。在這時隙中,該通道的數(shù)據在數(shù)據時鐘作用下輸入或輸出。FSX和FSR高有效,且必須保持高至少一個主時鐘周期,它們可以獨立工作,對符合傳送和接收轉換的給定的通道可以將其連在一起。在一個幀中,通道0和通道1傳送幀同步必須由一個或多個時隙彼此分開。同樣,通道0和通道1接收幀同步也必須由一個或多個時隙彼此分開。除非這兩個通道接收同樣的PCM信號,此時,接收幀同步脈沖可連接在一起。?

　　對T8503而言,對給定的通道,一幀中FSX和FSR只能發(fā)生一次,與FS的下降沿無關且其脈沖寬度不受限制,只要FS有效之前保持至少一個主時鐘周期,數(shù)據接口就能很好地工作。?

　　·模擬口:包括偏置電路和參考源、A/D轉換、D/A轉換。?

　　偏置電路和參考源:T8503僅需一+5V電源供電,參考源為+2.4V并由內部產生,不需外部附加電路。?

　　A/D轉換:包括一輸入運放、帶通濾波器和譯碼器。?

　　T8503內部還具有濾波電路對放大器輸出信號進行濾波,而后對XMT語音模擬信號" title="模擬信號">模擬信號采樣并按A率進行數(shù)字PCM轉換。?

　　D/A轉換:解碼器PCM數(shù)據流轉換成模擬信號,輸出放大器單端輸出語音信號RCV,它能驅動2000Ω的負載。?

　　(3)FS譯碼器:由于T8503具有雙通道,且各有自己的同步信號" title="同步信號">同步信號,同步信號不能同時有效,需相差一個或多個時隙,所以要將U接口送來的FS信號一分為二成FS0、FS1兩同步信號,分別作為通道0和通道1的同步信號。FS譯碼器由一可編程邏輯器件GAL16V8D來實現(xiàn),具體電路如圖3所示。?

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　　F0SEL、F1SEL是同步信號選擇信號,為0選通有效,為1則選通無效。F01CTL是幀同步控制信號,該信號在GAL16V8D內將被一分為二為互為反相的兩幀同步信號控制信號,它們與FS(IDL_FSR/C)幀同步信號異或產生選擇B1、B2數(shù)據通道的同步信號FS0、FS1。假設F01CTL被分為F0SEL、F1SEL兩信號且它們有效,則它們的波形關系如圖4所示。?

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　　(4)DTMF:將撥號模擬信號轉變成二進制數(shù)字信號。?

　　本方案擬采用MOTOROLA公司的MC145436(2片)作為DTMF芯片,它將語音模擬信號XMT轉換成8421數(shù)字碼,并經由GAL16V8D變?yōu)镻OTS_DVa/POTS_DVb輸出信號。這些輸出均連接到微處理器,由微處理器處理這些數(shù)據進而判明撥號號碼。?

　?、杀Ｗo電路:用戶線接口電路(SLIC)要外加保護電路,以防損壞。采用0.35Ab保險絲作為SLIC的保護。?

2 POTS工作過程?

2.1 主叫?

　　·用戶摘機:當用戶摘機時,SLIC輸出給微處理器(μP)終端信號,從而引起微處理器中斷。?

　　·送撥號音:微處理器接到SLIC終端信號后,發(fā)生中斷。而后,微處理器執(zhí)行送撥號音子程序,將存儲器中撥號音碼經U接口回環(huán)給POTS。POTS的CODEC(T8503)將這些撥號音PCM碼進行處理后變成模擬信號RCV輸出到SLIC的RCVN和RCVP差分輸入端,再經SLIC的PT、PR輸出給話機,使之發(fā)出撥號聲音。?

　　·撥號:當主叫聽到撥號音后就可以進行撥號。撥號模擬信號經SLIC輸出給DTMF(MC145436),DTMF將其變成二進制的8421碼并等數(shù)據有效后(DVa/DVb為高)送給微處理器,微處理器將該號碼透明地傳送給U接口。?

　　·號碼分析:微處理器接收到第一個撥號號碼后就會停止對POTS送撥號音信號并通過ISDN信令將號碼送U接口。局端交換機如果發(fā)現(xiàn)號碼有誤,則通過信令通知微處理器,微處理器進行相應的處理。?

　　·若主叫所撥號碼符合要求,微處理器通過ISDN信令進行下一步處理。?

　　·送回鈴音:若被叫忙,ISDN信令通知微處理器,微處理器執(zhí)行送忙音子程序,將存儲器中事先存好的忙音經U接口回環(huán)給POTS。POTS的CODEC(T8503)將這些忙音PCM碼進行處理后變成模擬信號送SLIC的RCVN和RCVP差分輸入端,再經SLIC的PT、PR輸出給話機,使之發(fā)出忙音,以提醒主叫被叫忙。若被叫閑,則ISDN信令通知微處理器,微處理器就執(zhí)行送回鈴音子程序,將存儲器中事先存好的回鈴音經U接口回環(huán)給POTS。POTS的CODEC(T8503)將這些回鈴音PCM碼進行處理后變成模擬信號送SLIC的RCVN和RCVP差分輸入端,處理后再經SLIC的PT、PR輸出給話機,使之發(fā)出回鈴音,以提醒主叫被叫話機響鈴。?

　　·通話:當被叫摘機后,微處理器就停送回鈴音給POTS,此時主叫和被叫就可以通話了。通話過程如下:?

　　當只使用某一個話機時,主叫的話音信號經SLIC送給CODEC;CODEC在對話音信號進行A/D變換等處理將話音信號轉換成PCM碼,在U接口的幀同步和位同步作用下,經對其進行解碼分成FS0、FS1后,由微處理器選擇一空閑B通道,由數(shù)據線DX輸出給U接口;同樣,被叫話音信息PCM碼則通過DR接收數(shù)據線被COTEC接收,再經CODEC進行D/A變換等處理,輸出模擬信號到SLIC的差分輸入端(RCVN、RCVP),由SLIC處理后送給主叫,從而完成主叫與被叫的通話。?

　　當POTS的兩個話機同時工作時,B1、B2兩數(shù)據通道均被使用。此時,幀同步FS0、FS1反向,即當FS0有效時,FS1無效;反之亦然。由于是長幀工作模式,每個有效幀同步對應一個B數(shù)據通道8位數(shù)據,可通過微處理器控制FXSEL和FXCTL兩信號來選擇FS0或FS1,從而達到選擇B1或B2數(shù)據通道的目的。?

　　·話終復原:通話完畢,若被叫先掛機,微處理器要對POTS送忙音碼,從而使主叫話機聽到忙音;若主叫先掛機,則微處理器就進行相應的操作。?

2.2 被叫?

　　·話機振鈴:當POTS話機作為被叫時,先由微處理器對SLIC進行控制和檢測。若檢測到對方呼叫POTS話機,就控制SLIC產生鈴流信號,頻率與B2方波頻率相同。該鈴流信號通過SLIC的PT/PR輸出到外接話機,使得話機產生振鈴。振鈴節(jié)奏由微處理器控制。?

??? ·截鈴:當用戶摘機,微處理器產生中斷,微處理器執(zhí)行中斷子程序,停送鈴流,使之進入通話狀態(tài)。而后就進入雙方通話狀態(tài),工作過程同主叫工作過程。?

參考文獻?

1 http://199.104.132.208/collateral/M955038581657 collateral.htm. MC145572 ISDN U-Interface Transceiver? Motorola.Inc. 1998.?

2 ww.levell.com\ LX905 Universal 10BASE-T Transceiver with 3.3V Support ?Level One Communications,Inc.?

3 樂鄭友,楊為理.程控數(shù)字交換機硬件軟件及應用.北京:清華大學出版社,1995年8月?

4 www.lucent.com \T8502 and T8503 Dual PCM Codecs with Filters?

5 www.locent.com \POTS for ISDN,WLL,and FITL/FITH Applications Featuring Ringing SLIC Solution?