预案方案4路e1反向复用fpga设计方案全套Word文档格式.docx
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知道本身E1信道的可用与不可用状态时才转化。
TS16寄存器始终在更新,不要求严格跟状态同步。
在检测态1,发送模块4路E1同时连续发送TEST1码(成基本帧);
在检测态2,发送模块4路E1同时连续发送TEST2码(成基本帧);
在检测态1,接受模块检测帧同步LOF=0的时刻并开始计时;
在检测态2,接受模块检测TEST2码到来的时刻并开始计时(连续收到15个TEST2码时开始计时,记满128ms为止。
128ms内收到TEST2码的E1属于可用E1,未收到TEST2码的E1属于超时E1),当然还要检测状态号。
注意:
对端发送TEST2码是同时的。
发送模块通过监视TS16的信息来进行状态转换;
接受模块自己检测,检测完毕后自动进行状态转换,同时将检测结果传到对端发送
模块。
2.2检测和建链过程:
▲检测态1:
复位后,发送模块和接受模块4路E1同时进入各自的检测态1;
4路同时发送TEST1码,奇帧TS16传送发送方向E1状态号,偶帧TS16传接受方向E1通断状态(由接受模块检测)。
4路同时接受TEST1码,注意要检测对端发送模块是否也在检测态1,如果在传输状态,则一直等待(即检测到LOF=0时也不计时),直到对端进入检测态1(对端接受模块如果处在传输态,若收到对方的状态号为检测态1,则系统自动复位)。
如:
本端突然在传输态时复位了,则会出现这种情况。
◆方法:
通过检测以及抽出TS16的信令进行分析;
◆目的:
①检测4路接受信道通断的状态;
②使接受模块进入帧同步状态;
③检测完毕时:
对连通的接受E1,使自己进入检测态2,断开的接受E1,继续处在检测态1;
④检测完毕时:
将检测到的接受E1信道的通断状态通过改写发送偶帧TS16寄存器和发送奇帧TS16寄存器,在发送E1上即时发送出去,但发送E1仍然处在检测态1,直到接受模块收到有关发送方向E1的通断状态信息才进入检测态2(连通的发送E1进入检测态2,发送TEST2码;
断开的发送E1仍然处在检测态1,继续发TEST1码)。
◆检测过程:
(1)如果4路一直没有建立帧同步,即LOS=1、AIS=1(有效),表示接受信道都断了或者不能连通,也可能是对端还没有上电;
则一直等待,继续处于检测态1;
(2)如果有一路先建立帧同步,即检测到:
LOS=0,AIS=0,LOF=0,奇帧TS16[6:
4]=001(即检测态1),则从LOF=0的时刻起,在本帧结束时产生一个标志信号START,从下一帧起开始计时,记满256ms为止。
①注意如果接受到TS16[6:
4]=011(即传输态),则帧同步建立了也不计时,一直等待,直到TS16[6:
4]=001时才能开始计时;
②每一路E1建立帧同步后都产生一个标志信号START,根据标志信号可以计算该路E1相对第一个建立帧同步E1的相对延时。
③256ms内一直未建立帧同步的,属于断开E1,接受方向连通指示信号E1RX_OK=0;
4建立帧同步的,属于连通E1,接受方向连通指示信号E1RX_OK=1;
5计满256ms时,改写发送方向奇偶帧TS16寄存器,表示接受方向连通和断开E1的情况,并通过发送方向TS16告知对端;
6计满256ms时,连通的E1同时进入检测态2(同时是相对的,即记满256ms时,每一路的基本帧发完后才发检测态2的测试码),断开的E1信道进入检测态4,继续检测,搜索帧同步(不检测TEST1码);
7在检测态4,若搜索到帧同步,则产生系统复位信号。
▲检测态4:
只有接受模块才有检测态4
实时检测断开E1的连通状态,一旦连通,则产生系统复位信号。
◆操作:
接受模块搜索帧同步码,一旦建立帧同步(不必检测TEST1码),则产生系统复位信号。
◆转换条件:
接受模块在检测态1,当记满256ms时,可以判断连通的E1和断开的E1,断开的E1进入检测态4。
▲检测态2:
检测出连通的E1信道之间的相对延时,确定可用E1和超时E1:
◆转换的条件:
1接受模块:
在检测态1,记满256ms时,改写接受方向连通状态寄存器和发送方向偶帧TS16寄存器(以便发送E1将接受信道的通断状态发送到对端)后即进入检测态2,断开的接受E1进入检测态4;
2发送模块:
一旦检测到接受方向偶帧TS16寄存器中有发送E1的通断信息,则连通的发送E1同时进入检测态2,同时发送TEST2码。
断开的发送E1继续留在检测态1。
3发送模块:
连通的发送E1同时发送TEST2码;
当接受模块收到奇帧TS16传来的本地发送信道可用状态信息后,发送模块可用E1进入初始化状态,超时E1进入检测态3。
4接受模块:
接受模块连通的E1都检测TEST2码,以第一个E1收到TEST2码的时刻开始计时(连续收到15个TEST2码的时刻作为计时的起始时刻),记满128ms为止。
记满128ms时,改写发送方向奇帧TS16寄存器(表示可用E1和不可用E1)并从发送E1上传过去,使对端知道在它自己的发送E1上哪些可用,哪些不可用。
然后可用E1进入初始化状态,超时E1进入检测态3。
(对端发送模块知道可用E1后也进入初始化状态,超时E1进入检测态3)。
在初始化状态,配置接受信道状态寄存器(可用与不可用),同时等待奇帧TS16传来本地发送信道的可用状态,一旦检测到可用E1,则发送模块可用E1进入初始化状态,超时E1进入检测态3。
▲检测态3:
将超时E1独立出来,不再使用,除非其延时发生变化,则系统复位后重新检测,不超时则使用。
①发送模块:
在检测态2,根据接受E1奇帧TS16寄存器(表示发送E1的可用状态)、接受E1偶帧TS16寄存器(表示发送E1的通断状态)可以判断超时E1;
②接受模块:
直接检测。
发送E1进入检测态3,连续发送TEST1码,TS16仍然传信令。
除非系统复位,永不停止;
接受E1进入检测态3,接受到TEST1码,接受TS16信令。
除非系统复位,永不停止。
▲初始化状态:
配置可用E1信道,确定系统传输带宽,完成建链;
接受模块:
记满128ms时,改写发送方向奇帧TS16寄存器(表示接受方向可用E1和不可用E1)并从发送E1上传过去,使对端知道在它自己的发送E1上哪些可用,哪些不可用。
发送模块:
根据发送可用E1配置发送信道状态寄存器,产生发送时钟。
根据接受可用E1配置接受信道状态寄存器,产生接受时钟。
▲传输状态:
根据建立的链路和带宽传输数据,发送方向和接受方向单独传输,但信令走相反的方向;
接受模块:
等待对端发送模块发送奇帧TS16寄存器(每帧更新一次)中有可用E1时,发送模块进入初始化状态,同时接受模块本身进入传输状态。
初始化状态完成配置后,直接在下一帧进入传输状态。
进入传输状态后,搜索复帧同步和宏帧同步,宏帧同步建立后,输出接受数据有效指示TX_READY=1(有效)。
根据可用E1信道号,按顺序写接受FIFO和读FIFO。
复帧失步和宏帧失步都产生系统复位信号。
进入传输状态后立即输出发送数据有效指示RX_READY=1(有效),然后对输入数据线采样,将采样数据按顺序写入可用E1的FIFO中,在FIFO没有写满之前,发送空闲码IDLE=03H。
FIFO写满后,从FIFO中读取数据并组织复帧和宏帧发送。
发送空闲码时只组织基本帧发送。
环回处理:
为了简化,只进行E1环回,其他环回功能暂不加入。
E1环回分为本地环回和远端环回:
本地E1环回:
指发送方向所有E1经过芯片内部直接环回到接受方向的所有E1上。
传输态时,LOS,AIS,LOF有效时不产生系统复位信号。
当发送模块4路都进入传输态时,则进行短路和断路操作。
远端E1环回:
指接受方向的可用E1经过芯片内部时不作任何处理就从发送方向的可用E1口输出。
当本地和远端收发模块都进入传输态时(共4个模块)才进行短路和断路操作。
E1环回的作用:
可以进行本地和远端环回测试,检测E1传输网是否正常和本地系统是否正常。
E1环回的条件:
只有检测到发送方向的可用E1和接受方向的可用E1的信道号完全一致时远端环回才有意义,本地环回不作要求。
输出环回有效指示信号为E1LP_VALID,高电平有效,低电平无效。
若检测到远端为远端环回,则输出REMOTE_E1LOOP=1,表示远端进行了环回。
本地
本地E1环回
远端
远端E1环回
E1的本地和远端环回
2.3拆链、重新建链和带宽自动调整
链路建链后,本地和远端系统都处于传输状态。
①当某一E1突然断了,则接受模块能检测到LOS或者AIS;
或者②当原来断开的E1突然连通了,这时接受模块能检测到LOF=0。
上述两种情况下,都产生系统复位信号,系统自动进入检测态1;
对端在传输态如果检测到对方处于检测态1(通过接受到的奇帧TS16可以知道),则产生系统复位信号(注意:
如果在检测态1则不产生复位信号),从而也进入检测态1。
这样,原来的链路自动拆除,本地和远端重新初始化,重新建链,达到带宽自动调整的目的。
也可以这样处理:
当某一E1突然断了时,不使系统复位,而是通过奇帧TS16传输到对端,对端收到后也拆除该路E1。
但是,如果是原来断开的E1突然连通了,则必须系统复位,因为要统一检测连通的E1之间的相对延时是否超时。
2.4信令定义
可用E1:
连通且相对延时不超过128ms。
发送和接受信道的可用E1相对独立,传输也相对独立,只有收发两个方向的可用E1信道号完全一致时环回才有意义。
信令描述:
◆在检测态,每一路单独检测。
发基本帧,TS16传信令。
◆发送方向TS16信令:
传本地接受E1的情况,如本地接受E1的通断和超时状态(由本地接受模块检测)。
也传本地对远端的复位信令;
◆接受方向TS16信令:
表示本地发送E1的情况,如本地发送E1的通断和超时状态(由对端接受模块检测)。
◆奇帧或者偶帧TS16寄存器每2帧更新一次。
1)TS16信令的定义:
奇帧TS16(所有状态):
传本路E1状态号(高4位)和4路E1的可用状态(低4位):
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
比特
复位值
宏帧同步指示:
1:
同步;
0:
不同步
LOMEGEF
本路E1状态号:
000为复位态
001为检测态1
010为检测态2
011为检测态3
100为检测态4
101为初始化态
110为传输态
3路指示
可用
不可用
2路指示
1路指示
0路指示
不可用
意义
偶帧TS16(非传输态):
传4路E1的共同信息,即通断状态和本端环回状态。
本端
E1LP_REMOTE
设置环回;
开路
3路
通断指示
1为通
0为断
2路
1路
0路
偶帧TS16(传输态):
传本路E1
本传输方向信息
复帧编号:
0~255
2)测试码TEST1:
测试信道的通断状态,定义TEST1=01H;
在检测态1,数据时隙发送TEST1码,TS16发送信令,其中TS16的BIT6~4表示状态号;
在传输态,如果收到信令TS16中的状态号为检测态1,则表示对端复位后回到了检测态1,所以此时应该产生系统复位信号,以便也回到复位状态,使本地和远端的状态同步;
3)测试码TEST2:
测试信道的可用状态:
只对连通的E1进行测试,有可用、超时2种状态,定义TEST2=02H;
4)空闲码IDLE:
在IMT模块中当发送FIFO还未写满之前发送的码,以便保证PCM32个时隙中有数据。
定义IDLE=03H。
2.5复帧和宏帧
2.5.1复帧的收发与同步
1)发送
复帧定位的方法:
使用TS0的Sa6Sa7Sa8给奇帧编号,Sa6,Sa5始终置0。
偶帧TS0=10011011;
奇帧TS0=11000***;
***代表Sa8Sa7Sa6=1,3,5,7,9,11,13,15。
2)接受
接受部分包括基本帧同步,复帧同步,宏帧同步。
其中基本帧同步和复帧同步在E1解帧和信令提起模块中完成,输出帧头FP、复帧帧头MFP以及PCM数据流到IMR,宏帧同步在IMR中完成。
同时输出帧丢失LOS、复帧丢失LOMF信号到系统控制模块。
基本帧同步:
搜索10011011的字节;
复帧同步:
搜索11000111的字节,如果检测到TS0=11000111,则下一个基本帧的帧头即是复帧帧头。
2.5.2宏帧的收发与同步
1)宏帧定义
256个(4x64)复帧组成一个宏帧:
megaframe,每路E1共64个复帧,4路复帧并行组成的方阵4*64(4行64列,共256个复帧)形成宏帧,宏帧周期128ms。
如图所示。
2)宏帧同步
发送时一个宏帧的4路E1数据同时发送,但接受时一个宏帧的4路E1数据流是先后到达的,当4路E1数据都到齐时简称为宏帧同步。
3)同步窗口:
4路E1中接受到的复帧编号分别记为n0,n1,n2,n3。
n0n1n2n3构成同步窗口,每隔一个复帧周期更新一次。
4)同步码:
将宏帧头即复帧编号0、1、2、3作为宏帧同步码。
E1_3
5)宏帧的发送
宏帧的发送有IM发送模块(IMT)和信令插入模块共同完成。
复位后,发送信道状态寄存器TX_CH[3:
0]为0,表示都不可用。
RX_DATA[7:
0]不
写入发送FIFO,一旦监视到TX_CH[3:
0]中有可用信道,则使RX_READY=1,并
立即开始连续写入采样数据到对应的FIFO中。
RX_READY=0时禁止写采样数据到发送FIFO中。
监视发送FIFO的可读标志T_FIFO_REN(1有效。
0无效),当发送FIFO全部半
满时,可读标志为1。
可读标志为0时,PCM32个时隙全部填写IDLE码,当可
读标志为1时,从下一帧开始读取FIFO中的数据,并填写到PCM30个数据时隙
中,其中TS0和TS16仍然填写IDLE。
在信令发送模块中,同样监视可读标志,当可读标志为1时,从下一帧开始组织复
帧和宏帧,即在TS0和TS16中插入相应的信令:
给基本帧编号来组织复帧,基本帧编号:
1~15,插入奇帧TS0中。
给复帧编号来组织宏帧:
复帧编号:
0~255,并将复帧号写入偶帧的TS16中。
6)宏帧同步条件
宏帧同步在IM接受模块(IMR)中完成。
a)当可用E1的复帧头出现时,才进行串并转换,并开始将复帧号写入同步窗口中:
n0,n1,n2,n3。
此阶段不将复帧数据写入FIFO中(属于数据丢失,但没有关系)。
②当n0,n1,n2,n3的最小值(即n0=0,n1=1,n2=2,n=3)出现时才将复帧数据写入FIFO中。
当他们的最小值都出现后,才进入宏帧同步搜索状态。
③监视同步窗口n0n1n2n3:
当满足宏帧同步条件时,TX_READY=1。
如果读写地址相差一个复帧的大小,就可以轮流读FIFO。
④每隔一个复帧的周期,同步窗口更新一次。
5每隔一个宏帧周期(64个复帧,128ms)检查一次同步窗口是否满足宏帧同步条件。
6如果复帧失步或者宏帧失步则产生系统复位信号。
上述的同步条件是针对4路E1都是可用的情况下,如果关闭某一路E1,则宏帧结构和同步条件要做相应的改变。
3发送模块和接受模块工作流程
接受数据寄存器
建链的握手过程
本地环回?
复位(4路)
4系统组成功能框图
寄存器
5CPU接口
5.1功能
CPU接口模块的作用是便于网管,外部CPU可以配置FPGA(如环回、码型选择等)
和读取FPGA的工作状态(如E1的通断、超时,带宽指示,告警指示,初始化和传输状态指示等等)。
5.2寄存器
寄存器定义为8位,地址为3位。
5.2.1配置寄存器(REG_CONFIG)
地址:
OH
Bit
Type
Function
default
Bit7
R
SHC_SEL:
软硬配置开关
Bit6
R/W
E1LP_LOCAL:
本地环回
Bit5
E1LP_REMOTE:
远端环回
Bit4
E1TX_HDB3_NRZ:
发送方向码型
1
Bit3
E1RX_HDB3_NRZ:
接受方向码型
Bit2
CONFIGURE:
软配置状态
Bit1
RST_CPU:
软复位
Bit0
Unused
功能说明:
1)为了调试和操作的方便,设置一个软硬配置开关:
SHC_SEL(只读)。
SHC_SEL和硬配置通过跳线器手工实现。
SHC_SEL=1时,该寄存器为只读属性(硬配置);
SHC_SEL=0时,该寄存器为读写属性(软配置)。
2)E1LP_LOCAL为1时,本地环回有效,为0时无效;
3)E1LP_REMOTE为1时,远端环回有效,为0时无效;
4)E1TX_HDB3_NRZ和E1TX_HDB3_NRZ为1时是HDB3码型,为0时是NRZ码型。
5)CONFIGURE:
软配置状态。
为1时表示软配置完成。
如果SHC_SEL=1,则CONFIGURE值没有意义;
如果SHC_SEL=0,则CONFIGURE为0表示还没有配置,芯片中的状态机等待配置,CONFIGURE为1表示已经配置。
6)RST_CPU:
软复位。
CPU通过写该寄存器可使系统复位。
为0时导致复位。
5.2.2状态寄存器
(1)带宽寄存器(REG_BAND)
1H
RX_FRE[2]
RX_FRE[1]
RX_FRE[0]
TX_FRE[2]
TX_FRE[1]
TX_FRE[0]
RX_FREE[2:
0]:
发送方向带宽指示,为0时表示没有建立连接,带宽为0;
为N时,表示带宽为N*1.92M;
TX_FREE[2:
接受方向带宽指示,为0时表示没有建立连接,带宽为0;
(2)综合状态寄存器(REG_MULTSTATE)
2H
RX_READY
TX_READY
E1LP_VALID
REMOTE_E1LOOP
AIS3
AIS2
AIS1
AIS0
RX_READY:
发送方向工作状态。
为0时表示发送方向正在初始化;
为1时表示已经进入传输状态,可以传输数据;
TX_READY:
接受方向工作状态。
为0时表示接受方向正在初始化;
E1LP_VALID:
环回有效指示。
为0时表示没有环回或者有环回时但环回无效;
为1时表示环回有效;
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