现代交换原理实验教程-2013版.doc

宁波大学信息科学与工程学院现代交换原理实验教程User2013/11/18目录目录2实验一 交换系统组成与结构实验3实验二 用户话路PCM编译码及DTMF接受与检测实验7实验三 空分交换（MT8816）实验10实验四 时分交换（MT8980、CPLD及DSP）实验12实验五 综合实验电话会议功能开发21附录1 数字交换网络芯片MT8980介绍30实验一 交换系统组成与结构实验一、实验目的1、熟悉交换系统的组成与结构，为以后的实验打基础。2、全面了解用户接口电路的作用及实现方法。3、熟悉常用信号音及铃流信号的技术要求及测量方法。二、实验原理 图1-1是程控交换实验系统方框图。编译码编译码编译码编译码时分中继交换网络模块接口电话用户接口电路电话用户接口电路电话用户接口电路电话用户接口电路电话电话电话电话记发器单元交换控制器中央处理器液晶、键盘双音多频检测双音多频检测计算机接口存储器电话、拨号（共享）电话、拨号（共享）时序与控制器电路用户摘挂机交换状态指示图1-1 交换系统组成与结构方框图用户模块用户模块用户模块用户模块电平调整电平调整电平调整电平调整1VT1VR2VT2VR3VT3VR4VT4VR电话A电话D电话C电话B人工交换单元图1-2 人工模拟话务平台的电路组成方框图程控交换系统由10个主要功能电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：1电话用户接口电路提供了路电话用户接口电路，其中电话D设计成可插拔的模块结构。用户接口电路使用的主芯片为PBL 38710，可实现馈电（B）、二/四线变换（H），摘挂机检测（S）和铃流驱动（R）等功能。另外，用户接口电路对发送信号可进行放大、衰减调节。四路电话的呼叫号码分别为48、49、68、69。铃流发生器馈电电源模拟用户线过压保护电路测试开关振铃继电器馈电电路混合电路编码器解码器低通平衡网络低通发送码流接收码流(编码信号)ab测试总线用户线状态信号振铃控制信号 PBL 387 10 TP3057 图1-3 模拟用户线接口功能框图2编译码和滤波器C(Codec & Filters)使用的主芯片为TP3057，主要实现单路语音的语音滤波、PCM编译码功能。3双音多频（DTMF）检测电路使用的主芯片为MT8870，DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL / fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号的4比特二进制码（D1D4），再送给记发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。电话A，B共享一路DTMF检测器，电话C，D共享另一路DTMF检测器。输入电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入D1D2D3D4图1-4 典型DTMF接收器原理框图4信令处理器和记发器电路（中央处理器）它是U101（AVR单片机）及外围电路构成，在系统软件的作用下，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数据。同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、电话号码的识别、交换命令发送等功能。具体叙述如下：（1）用户状态检测电路：接收各个用户线接口电路输出的用户状态检测信号DETX（X是话路的序号），可以是A、B、C、D，例如DETA是第一话路的用户状态检测信号（下面文字说明中标号的X含义与此处相同），信号直接送入CPU的PE口，以识别主、被叫用户的摘挂机状态。（2）电话用户信令音控制电路：主要由单片机U101及电子开关CD4066组成，在单片机U101的作用下，分别分时地将上述EPM240产生拨号音、忙音、回铃音等三种信号通过电子开关CD4066送入主叫用户。（3）铃流控制电路：自动交换时，在单片机U101作用下，EPM240输出的铃流音信号（RING），由PBL38710提升铃流信号电压，使其有效值达到75V左右，送往电话机。（4）DTMF接收控制电路：当MT8870收到电话号码后，便发出使能信号向单片机U101申请中断，同时将译码的电话号码数据（DTMFD14）送给单片机U101进行处理。5时序与控制器电路主要由CPLD可编程数字逻辑器件EPM240及外围电路构成，它产生并输出下列信号：（1）500Hz连续方波（即拨号音信号）（2）忙音脉冲，即0.35秒通、0.35秒断的周期方波（3）回铃音脉冲，即1秒通、4秒断的周期方波（4）25Hz周期方波（振铃信号）（5）PCM编译码器的时序、时钟信号。（6）各接口电路间的控制片选信号。6交换网络控制器主要由单片机U103和片外存储器U109构成，完成交换网络模块的交换控制工作。片外存储器U109可下载存储学生的二次开发程序。7交换网络模块（1）人工交换：各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔开放出来，可通过手动连线完成电话信息的交换工作。（2）空分交换网络：主要由MT8816芯片构成，完成空分路由选通。（3）数字时分程控交换网络：分别由MT8980、CPLD、DSP等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。（4）除人工交换外，其它交换方式的实验需通过更换相应的实验模块来完成。8液晶键盘由字符型液晶和薄膜键盘电路组成：它们共同完成交换功能设置，和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。9电源供给分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3.3V等直流电源。其中前四组直流电源的通断，通过平台左上角的发光二极管指示。10接口电路时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口，分别完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等功能。三、实验内容及实验设备1小电话单机2部，示波器1台。2熟悉实验平台的组成、结构及其构成元器件的作用；3. 用示波器观察TP301、TP302及TP302在摘挂机时的工作电平变化。4. 用示波器观察并测量发送及接受DTMF信号的波形。四、实验步骤1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模块（MT8816）”。 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作； 2按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，液晶显示“欢迎使用”。3按“开始”键，进入菜单的主要工作状态选择，分“人工交换”，“空分MT8816”，等多种工作方式。选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。4. 切换不同的工作状态，用示波器观察用示波器分别观测TP301、TP302、TP303在摘挂机时的工作电平变化，具体如下：TP301、 TP302：电话A用户的二线模拟线上测试点。TP301接入PBL38710芯片的TIPX端；TP302接入PBL38710芯片RINGX端；注意此部分测试与其它地方不一样，示波器的地线夹子接其中一个测试点，探头接另外一个测试点。此时，双踪示波器的另一个测试探头地线夹子不可接其它地线测试点（GND），因为示波器两探头的地线是连通在一起的。TP303：电话用户模块用户摘挂机工作状态测量点。用户电话摘机时，输出低电平；用户挂机时，输出高电平。5. 分别给电话A、B接上电话单机，正常呼叫。注意液晶显示及其他一些指示灯的变化，熟悉信令程控交换与话音信号通信交换的全过程。电话A默认电话号码为：48，电话B默认电话号码为：49。6按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，按开始键、进入交换方式选择状态，选择“人工交换”方式，调整好示波器状态，先分别测量TP08、 TP09、TP10及TP11各测量点的波形，了解各点波形的特征；7以主叫用户为电话A，电话B为被叫用户为例，分别接上电话单机。摘下电话A，听电话听筒中传出的声音，即拨号音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP10），记录并画出波形的示意图。电话A拨号49，拨号音停，然后听电话听筒中传出的声音，即回铃音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP08），记录并画出波形的示意图，此时，电话B振铃响，此信号是由TP11的信号送到电话接口电路后经功率提升，在中央控制单元的控制下，铃流信号驱动电话B振铃（振铃信号功率较大，不要求测量）。当电话A摘机后超过20秒无拨号、拨空号或电话B忙（已摘机）等，此时听电话A听筒中传出的声音，即忙音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP09），记录并画出波形的示意图；8更换电话B进行实验，实验步骤与上同，对应的测试点为TP403。注意：TP303测试点上信号会因电话呼叫接续情况不同而不同。电话B、C、D对应的测试点分别为：TP403、TP503、TP604。主叫方摘机，在平台上的“电话A”指示灯亮，拨号呼叫被叫电话B，拨电话号码“49”，被叫方振铃，被叫方听到振铃信号后，被叫方摘机，平台上的“电话B”指示灯亮，此时双方均摘机但话路无通路；9由“话务员”用铆孔连接线将1VT和2VR、1VR和2VT连接起来，这样主叫与被叫通信线路已经建立起来，实验证明人工话路交换是否建立成功；10当上述两路用户通信结束后，任意一方先挂机后，该路指示灯应不亮，另一方再挂机，两话路均挂机，此时“话务员”拆掉铆孔连接线；注：本实验平台上的跳线开关K301、K401、K501、K601默认设置：跳线1-2脚连。5、 思考题1. 当两路电话通信时，此时可以接入第3路吗？（已接入时）2. 根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。3. 写出模拟人工话务台每一步的操作过程，简述人工交换的工作原理。6、 实验报告要求1.简明扼要说明实验的基本原理，切忌整篇照抄实验指导书的相关内容。2.记录实验要求记录的波形和测量得到的数据，标注清晰，并对功能进行简要说明。3.回答思考题，若有部分内容延伸到实验指导书外的相关知识，要求课后查阅。实验二 用户话路PCM编译码及DTMF接受与检测实验一、实验目的1掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用。2掌握单片PCM编译码集成电路TP3057的电路组成和使用方法，观测TP3057各测量点的工作波形。3. 观测电话机发送的DTMF信号波形，了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法，熟悉该电路的组成结构及工作过程。二、实验原理 电话用户电路的模拟信号与数字信号的变换是通过PCM编译码器码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码。本实验中采用TP3057集成电路完成PCM编码和译码功能。关于TP3057更详细的技术资料可到网上查询。在PCM脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，然后进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用类似“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话。CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。此芯片的压缩特性是A律十三折线非均匀量化编码，常应用于PCM 30/32路系统中。一般以2.048Mbit/s的速率来传送信息（可容纳32路PCM编码）。它的发送时序与接收时序直接受U01产生的脉冲信号FSX和FSR 控制。单路PCM编码数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器是没有输出的。同样在一个PCM 帧里，单路PCM译码能在某一个确定的时序里，接收8位PCM 码。电话A用户端的PCM编译码的组成方框图如图2-1所示。电话语音信号，经过二/四线转换后分为发送和接收部分。电话发送部分的去话语音信号由1VT，经过PCM编码器转换成数字信号经TP304送往数字交换网络；电话来话的数字信号经TP305（即来自数字交换网络）及PCM译码器转换成模拟语音信号并经1VR送往电话用户接口电路的接收部分。本实验模块中，电话A、电话B、电话C、电话D等四路用户的PCM编码速率都设置为2.048Mbit/s。各路的发送时序FSX与接收时序FSR相同，默认时隙号分别为4、8、16、24，对应的测试点分别为为TP02、TP03、TP04、TP05，参考0时隙测试点为TP06。实验时，设置“时分MT8980”方式，此时，可编程数字逻辑器件U01将TP3057芯片的上述工作时序和时隙送往各路电话用户电路。A/DD/A电话A抽样量化TP3041VR1VT编码译 码低 通滤 波再 生工作时钟U01TP3057用户电话接口电路滤波TP305数字时分交换网络图2-1 PCM通信系统组成方框图另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内。当输入模拟语音信号被采样的幅值为正向最大、0电平、负向最大时TP3057对应的编码值如下图2-2所示。图2-2 PCM编码输出表DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图2-3所示。DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL / fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1D4）。输入电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入D1D2D3D4图2-3 典型DTMF接收器原理框图在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。表2-1MT8870译码表fL（Hz）fH(Hz)NO.END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ三、实验内容及步骤1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“时分MT8980”交换模块，保管好其它模块；2. 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3. 电话A和电话B分别接上电话单机；4. 液晶选择“时分MT8980” 交换方式，此时U01将控制时序信号和脉冲送往各个电话用户电路，各路TP3057芯片即运行；5将电话A与电话B按正常呼叫接通，即电话A拨号49，建立正常通话。通过话机讲话或按键（双音多频信号），对方即可听到。此时，电话A发的语音信号将经过PCM编码变成相应的数字信号，经过时分交换网络，送往电话B的PCM译码器，译码还原后送进电话B听筒；电话B话筒信息交换到电话A听筒的过程与此类似；6根据步骤3的分析，电话A的1VT点波形应与电话B的2VR点波形同（模拟信号），TP304波形应与TP405波形同（PCM编码信号）；7. 用示波器验证步骤6结果，注意观测PCM编码波形，如TP304、TP405。观测时示波器的触发通道放在PCM编码波形的帧同步窄脉冲TP02上，另一通道放在PCM编码波形测点上，调整示波器，即可观测到PCM的8位编码波形；8. 对电话讲话或按键，看对应的PCM编码波形有何变化；9. 更换其它电话呼叫组合继续进行实验；10.如使用的示波器无法看清高速的PCM编码数据，可设置系统的PCM编码时钟为64K，这样一帧中只可容纳1路PCM数据。方法是：在关电的前提下，更换交换模块“时分CPLD”，加电后，菜单选择对应的项目，其它操作步骤与前同；注：实验中电话A的各测量点波形说明如下，其它电话用户的测试点与上对应相同；1VT：电话A去话话音信号，即PCM模拟输入TP304：电话A PCM编码器编码的数字信号输出TP305：电话A PCM译码器接收的数字信号输入1VR：电话A来话话音信号，即PCM模拟话音信号输出11.重新打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，无需选择工作方式，电话A、电话分别接上电话单机，将示波器一通道放在1VT连接铆孔上，即测量发送的DTMF信号的波形；另一通道放在TP308上，即测量DTMF接收器译码数据输出允许端EN的信号波形（注意需选择DC直流档和2V档；只有正常摘机拨号时，MT8870才工作），将电话A用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，即按49键，拨号时注意TP308波形的电平变化（即通知系统中的记发器模块接收DTMF系统输出的译码数据）。12电话B振铃响，摘下话机（此时因没有信息交换，只是信令的自动交换，所以电话间不能进行通话），拨电话A上的任意键，此时注意观察1VT连接铆孔的波形，即电话A发送的DTMF信号的波形（此时TP308的波形应始终为低电平），长按电话A的“1”键不放，调整好示波器，观察1VT连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参数可见 表3-1 MT8870译码表），长按电话B的某键（1、2、3等）不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形。结合表2-1，观测对比1VT和2VT波形，思考电话号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统中的工作原理。4、 思考题1. PCM编码器数据的速率是多少？在本次试验中为什么要给2.048MHz的时钟？2. PCM编码器有多少个时隙？可以观察多少路时隙的数据？输入与输出有何区别？3. 模拟信号与PCM编码信号的对应关系如何？（输入和输出信号，在时隙上有何变化？）4. 思考MT8870如何实现DTMF的接受与检测。五、实验报告要求1画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波形，TP304跟TP305波形有什么不同？说明了什么情况？2检索、消化PCM编译器芯片TP3057相关资料，并简述其工作原理。3画出 TP02波形，简述时序信号在时分复用中所起的作用。4. 简述双音多频信号频率组成及工作原理，并画出其原理框图。实验三 空分交换（MT8816）实验一、实验目的1掌握程控交换中空分交换网络交换的基本原理。二、实验原理由图3-1可知，该实验系统是由4路模拟电话用户电路、空分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控模拟交换机。用户电路用户电路用户电路用户电路空分交换网络MT8816电话A电话B电话C电话D或市话交换网络控制电路1VT 2VT 3VT 4VT 1VR 2VR 3VR 4VR 图3-1 实验系统的交换网络结构方框图电话用户电路在前面实验中已作详细的介绍，这里不再重复。空分交换网络采用一片816模拟交换矩阵MT8816芯片，使用说明将在后面开发实验中详细介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写有模拟交换矩阵MT8816的交换控制子程序及地址接续表，根据电话用户的呼叫情况，控制模拟交换矩阵对应的交叉点闭合，即完成模拟语音信号的空分交换。图11-1中的交换矩阵交叉闭合点即是电话A与电话B通信的示意图。图中1VT、2VT、3VT、4VT分别为电话A、电话B、电话C和电话D的去话模拟语音信号；1VR、2VR、3VR、4VR分别为电话A、电话B、电话C和电话D的来话模拟语音信号。三、实验内容利用空分交换网络进行两部电话单机通话，对工作过程作记录。四、实验步骤1在关电的情况下，确认发送增益跳线K301、K401等均设置为1-2相连左侧；交换网络接口插上“空分MT8816”交换模块，保管好其它模块；2打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3通过薄膜开关将交换工作方式设置在“空分MT8816”进行实验；4以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；5四路模拟电话用户的发话测试点，即空分网络输入信号；1VT：电话A发话测试点； 2VT：电话B发话测试点； 3VT：电话C发话测试点；4VT：电话D发话测试点；四路模拟电话用户的去话测试点，即空分网络输出信号。1VR：电话A收话测试点； 2VR：电话B收话测试点；3VR：电话C收话测试点；4VR：电话D收话测试点。6双踪示波器同时测试1VT、2VR两点或2VT、1VR两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；7示波器两探头放在1VT、2VR两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头测到的波形；8两路电话用户间的正常呼叫，两路电话能正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到的波形，波形是否一样；9更换其它电话呼叫组合，根据步骤5中列出的测量点说明，验证空分交换网络MT8816的工作情况。五、思考题 1. 画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波形。2. 简述空分交换电路接续过程，并简述正常呼叫的操作步骤。六、实验报告要求1. 按照图3-1中模拟交换矩阵示例，画出其它电话间空分交换的连接示意图。2. 分析实验中观察的波形，结合空分交换的原理图，回答实验操作步骤中及思考题的相关问题。实验四 时分交换（MT8980、CPLD及DSP）实验时分交换MT8980一、实验目的1掌握程控时分交换网络的基本原理；2了解MT8980芯片的工作原理和使用方法。 二、实验原理本节时分交换是采用MT8980来实现的。由图12-1可知，该实验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。用户电路用户电路用户电路用户电路时分交换网络MT8980电话A电话B电话C电话D交换网络控制电路第4时隙第8时隙第16时隙第24时隙编译码编译码编译码TP304TP305TP404TP405TP505TP504TP605TP604编译码图4-1 实验系统的交换网络结构方框图数字电话用户电路包括模拟电话接口电路和PCM编译码电路，前面实验都已作详细介绍。时分交换网络采用一片8线32信道数字交换专用芯片（它内部包含串-并变换器，数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能单元。输入和输出均连接8条PCM基群3032路数据线，在控制信号作用下，可实现240256路数字话音或数据的无阻塞数字交换），其使用说明将在后面开发实验中详细介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写有MT8980的交换控制子程序及时隙搬移地址表，根据电话用户的呼叫情况，将一方发送的PCM基群上的某个时隙数据搬移到对方接收的PCM基群上的某个时隙上去，即完成数据的时分交换。如图12-2所示，为PCM基群中一帧数据的示意图。MT8980进行时分交换时采用的是顺序读入、控制读出的T交换单元，四路话路的PCM数据按顺序读入芯片内部的数据存储器中，在呼叫建立阶段根据呼叫命令，为每路PCM数据选定一个输出时隙，这样维持不变直到通话结束。电话A、电话B、电话C和电话D 的PCM编码数据数率为2.048Mb/s，各自的发送和接收默认时隙相同，分别为第4时隙(TP02)、第8时隙(TP03)、第16时隙(TP04)和第24时隙(TP05)。参考0时隙为TP06(负向脉冲)，发送的PCM数据流在TP304、TP404、TP504和TP604均可测试，接收的PCM数据流在TP305、TP405、TP505和TP605均可测试。此时，交换方式应选择“时分MT8980”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。TP06TP02TP03TP04TP05发端PCM收端PCM第0时隙 电话A 电话B 电话C 电话D 图4-2 时分交换中数据搬移示意图 三、实验内容1理解时分交换原理，利用时分交换网络进行两部电话单机通话，记录工作过程。 四、 实验步骤1在关电的情况下，确认发送增益跳线K301、K401等均设置为1-2相连左侧；交换网络接口插上“时分MT8980”交换模块，保管好其它模块；2打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分MT8980”进行实验；4以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；5四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号；TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；TP604：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05；四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03；TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；TP605：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。注意：现每个PCM收发测试点测得的波形已是时分复用后波形，测量时注意对比各路PCM数据输出的同步时隙脉冲。6双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；7示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；8两路电话用户间的正常呼叫，两路电话正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到的波形，波形是否一样；9更换其它电话呼叫组合，根据步骤5中列出的测量点说明，验证时分交换网络MT8980的工作情况；10测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与数据的对比。五、思考题1. 画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波形。2简述时分交换的原理，并与空分交换作比较指出它们差别。3. 思考实验步骤10中各种情况出现的原因。六、实验报告要求1. 根据图4-2，结合T单元的控制原理，画出其它电话呼叫组合的数据搬移示意图，并分析工作过程。2. 分析实验中观察的波形，结合时分交换的原理图，回答实验操作步骤中及思考题的相关问题。时分交换（CPLD）实验一、实验目的1掌握时分交换T型接线器的工作原理；2理解时分复用原理；3掌握用CPLD完成时分复用、帧同步提取、时分交换、时分解复用的编程。二、实验原理用户电路用户电路用户电路用户电路时分交换网络CPLD(EPM240)电话A电话B电话C电话D交换网络控制电路64KHZ64KHZ64KHZ64KHZ编译码编译码编译码TP304TP305TP404TP405TP505TP504TP605TP604编译码1P01 1P02512KHZ数字中继本节时分交换是采用CPLD实现。由图4-3可知，该实验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。图4-3 实验系统的交换网络结构方框图时分交换网络采用一片数字可编程逻辑器件(EPM240)芯片编程实现，它内部包含码速调整器，串-并变换器，数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器、交换控制等功能单元。输入和输出均是64K/S的PCM编码数据，经过速率提高并时分复用后，在交换网络控制器的控制信号作用下，可实现本实验系统中四路数字话音或数据的无阻塞数字交换。（一）发端可编程逻辑器件CPLD可以将多路低速数据复接成一帧高速数据，复接数据速率为512K/S。复接后的帧结构可自定义，复接后的数据帧如表4-1：表4-1帧头PCM1PCM2PCM3PCM4信令备用备用帧头：7EH，用于接收端帧同步提取；PCM1PCM4：4路电话的PCM编码数据，速率64K/S；信令：出局端的交换命令，用于收端进行时分交换；备用：空闲。（二）收端可编程逻辑器件CPLD对接收的数据首先进行帧定位，然后取出4路PCM数据和信令，并根椐信令进行时分交换。（三）CPLD内部实现原理框图，见下图4-4：发定时、帧头码速调整收定时分接码速恢复同步TP304TP404TP504TP604图4-4 CPLD内部功能方框图复接交换信令时分交换提取信令TP305TP405TP505TP6051P01 1P02数字中继三、实验步骤1在关电的情况下，确认发送增益跳线K301、K401等均设置为1-2相连；交换网络接口插上“时分CPLD”交换模块，保管好其它模块；2用铆孔连接线连接1P01、1P02；3打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；4通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分CPLD”；5以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；6四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号；TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；TP604：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05；四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03；TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；TP605：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。7双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；8示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；9两路电话用户间的正常呼叫，两路电话正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到的波形，波形是否一样；10测试1P01点波形，寻找帧头数据及其它四路PCM编码数据，验证表5-1时隙分配表；11更换其它电话呼叫组合，根据步骤6中列出的测量点说明，验证CPLD时分交换网络的工作情况；12因用户电话输出PCM编码数率为64K/S，所以一帧中也只能容纳一路PCM数据，所以各路PCM编码输出同步时隙脉冲位置一样。测试数据波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，数据与数据的对比。四、思考题1筒述CPLD时分交换方式工作原理。2筒述进行A、B两路CPLD时分交换操作步骤，并说明主要测量奌的信号波形及特点。3. 比较CPLD时分交换与MT8980时分交换的区别。五、实验报告要求1结合实验结果，理解帧数据格式并验证表5-1时隙分配表。2分析实验中观察的波形，结合时分交换的原理图，回答实验操作步骤中及思考题的相关问题。时分交换（DSP）实验一、实验目的1掌握时分交换T型接线器的工作原理；2理解时分复用原理；3了解DSP缓冲串口TDM的配置和DMA工作方式的使用。二、实验原理本节时分交换是采用DSP芯片，通过软件编程实现。由图4-5可知，该实验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。时分交换网络主要由数字信号处理芯片（DSP）TMS320VC5402构成，TMS320VC5402有两个缓冲串口，它可以配置成标准E1接口的时分复用方式（TDM），当缓冲串口数据的存取工作在DMA方式时，输入码流的32个时隙（信道）数据能自动顺序保存到指定的数据空间，CPU将顺序输入的32个信道数据根据呼叫交换命令控制输出到输出DMA缓冲区，从而完成时分交换功能。时分复用电话D电话C电话B电话APCM时分交换网络TMS320VC5402呼叫交换命令时分解复用电话D电话C电话B电话APCM3TP023TP03TP03图4-5 数字时分交换DSP结构示意图本系统中有四个电话用户，在进行DSP时分交换实验选项时，四个用户各自对应的PCM编码数据输出的标准E1接口上的时隙分别为：电话A用户在4时隙，电话B用户在8时隙，电话C用户在16时隙，电话D用户在24时隙。本实验系统的DSP缓冲串口0工作于TDM方式，用DMA进行数据收发，缓冲串口的时钟和帧置从动方式。帧脉冲（0时隙TP03），发送码流由BDX0输出（3TP02），接收码流进入BDR0（3TP03）。此时，交换方式应选择“时分DSP”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。TP06TP02TP03TP04TP05发端PCM数据流收端PCM数据流第0时隙 电话A 电话B 电话C 电话D 图4-6 时分交换中数据搬移示意图三、实验步骤1在关电的情况下，确认发送增益跳线K301、K401等均设置为1-2连；交换网络接口插上“时分DSP”交换模块，保管好其它模块；2打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分DSP”进行实验；4以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；5四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号；TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；TP604：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05；四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03；TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；TP605：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。注意：现每个PCM收发测试点测得的波形已是时分复用后波形，测量时注意对比各路PCM数据输出的同步时隙脉冲。6双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；7示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；8两路电话用户间的正常呼叫，两路电话正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到的波形，波形是否一样；9更换其它电话呼叫组合，根据步骤5中列出的测量点说明，验证DSP时分交换网络的工作情况；10测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与数据的对比。四、思考题1简述DSP时分交换方式原理及实验操作步骤。2 记录用示波器观测TP04和3TP02等测量奌的波形，并确认输入码流中4路电话PCM的位置。3简述时分交换单元有哪两种基本的控制方式，本实验中选用的是哪种方式。4简述对三种时分交换方式实验的体会。5. 思考实验步骤10中各种情况出现的原因。五、实验报告要求1根据步骤5中列出的测量点说明，验证DSP时分交换网络的工作情况；2分析实验中观察的波形，结合时分交换的原理图，回答实验操作步骤中及思考题的相关问题。实验五 综合实验电话会议功能开发一、实验目的1进一步加深对程控交换机服务程序的理解；2掌握编写程序并学会调试的实验方法。二、实验原理1.电话会议：通常是三方会议，可由电话A作主叫通过拨“*”号把另二路用户叫出。三、实验器材1实验箱一台、示波器一台；2PC机一台、USB下载线一根。四、实验内容电话会议的呼叫接续工作已在U101中完成，电话A拨号“*”，电话B、电话C同时振铃。学生要做的工作是编程完成电话会议的路由转接（广播方式），即将电话A（主讲）的发送在交换模块中同时和电话B、电话C的接收相连。交换模块可以用空分的MT8816，也可以用时分交换芯片MT8980。根据实验二十六和二十七的编程调试基础上，分别编制以电话会议路由接续方式的空分和时分交换控制程序，作为对程控编程实习的一次提高练习。时分广播方式编程举例：电话A的发送PCM在第0码流第4时隙，电话B的PCM收在第1码流第8时隙，电话C的PCM收在第2码流第16时隙，电话D的PCM收在第3码流第24时隙，则时分交换程序如下：MOVDPTR,#CS8980；B路电话交换程序，CS8980地址#A000HMOVA,#00011001B;确定输出初始化码流B路收MOVXDPTR,AMOVA,#00000001B MOV DPTR,#0A028H;对该码流的第8个信道使能 MOVX DPTR,AMOVDPTR,#CS8980MOVA,#00010001B;确定输出初始化码流MOVXDPTR,AMOVA,#04H;取第0信道的第4时隙作为电话B的源MOV DPTR,#0A028H;对该码流的第8信道的连接存储器初始化 MOVX DPTR,A;*MOVDPTR,#CS8980；C路电话交换程序，CS8980地址#A000HMOVA,#00011010B;确定输出初始化码流B路收MOVXDPTR,AMOVA,#00000001B MOV DPTR,#0A030H;对该码流的第16个信道使能 MOVX DPTR,AMOVDPTR,#CS8980MOVA,#00010010B;确定输出初始