CN8980芯片組的結構與特性
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和線路驅動實現(xiàn)線路信號的傳送與接收功能,線路信號包含兩種模式：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),信號濾波,增益控制和線路驅動。AFE由DSP收發(fā)器進行控制。
數(shù)字部分
?可旁路的成幀器/映射器
成幀器/映射器是一個高性能的比特流處理引擎,可以處理任何HDSL幀結構,支持ANSI HDSL2 和ETSI HDSL1標準幀結構。它進行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。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,以及每個時隙隨機或固定數(shù)據(jù)插入。此外,它還能夠進行外部時隙增減控制,比特誤碼率測量,以及支持1、2、4、8比特時隙的可編程有效載荷映射。
?采用格柵編碼的速率自適應比特泵DSP
速率自適應DSP負責回波抵消,線路均衡和數(shù)據(jù)編碼。能夠進行2、4、8、16電平PAM編碼,包含集成軟件控制的時鐘用于恢復和合成功能。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,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自AFE的串行數(shù)據(jù)和比特泵發(fā)送的經(jīng)過預編碼的符號,并將這些經(jīng)過預編碼的符號送到回波抵消器(EC)�；夭ǖ窒�器對回波響應進行評估,并將AFE發(fā)來的信號減去回波響應�；夭ㄌ幚砗蟮男盘栠�要通過前向均衡(FFE)和判定反饋均衡(DFE),最后再由格柵編碼調制(TCM)譯碼器恢復出信息比特。

圖2系統(tǒng)基本框圖

圖4模擬前端芯片連接示意圖

?高性能微內核處理器
片內8051兼容微內核處理器提供DSP控制和調度,另外也可以作為通用控制器對外部器件進行控制,比如控制編解碼器或T1/E1成幀器以及與網(wǎng)絡管理軟件進行通信等。
CN8980芯片組功能框圖如圖1所示。
在設備結構上,CN 8980支持多信道線路卡。具有以下特性：單個啟動ROM裝載;每個信道全自動啟動排序;每個高速PCM接口允許最大八個設備共享一條通用PCM總線;集成的成幀器支持每個信道的任意時隙分配;信號信道支持點到多點訓練。

HDSL2系統(tǒng)總體方案的設計
方案采用單線對HDSL2配置,實現(xiàn)T1/E1數(shù)據(jù)傳輸,線路編碼為OPTIS技術,采用片內8051進行系統(tǒng)控制。設計中充分考慮了未來的升級與設備擴展,設計了多線對數(shù)據(jù)與控制接口及配置開關,通過配置開關、軟件的改動和外加控制即可實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展與升級。在保證對現(xiàn)有HDSL設備兼容的同時,實現(xiàn)了先進的HDSL2技術。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)電路板通過多板接口進行連接,支持2T1、2E1和3E1 HDSL1配置,可以用于多端口設備和DSLAM設備。

系統(tǒng)各部分的設計

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成幀器與其它標準T1、E1或N×64kbit設備的連接提供接口,采用Rockwell半導體系統(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接收時鐘,RPCMO是T1/E1接收數(shù)據(jù),RMSYNC是T1/E1接收復幀同步,TSBCKI和TCKI是T1/E1發(fā)送時鐘,TPCMI是T1/E1發(fā)送數(shù)據(jù),TMSYNC是T1/E1發(fā)送復幀同步。
模擬前端(AFE)部分
AFE對外提供數(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。模擬接口由線路驅動反饋電阻、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)字信號與線路模擬信號之間的轉換,發(fā)送時提供足夠的線路發(fā)送功率,接收時完成初步的信號濾波等功能。HDSL2線路工作頻率較高,這部分的性能直接關系到系統(tǒng)傳輸性能的好壞。因此,這部分的設計非常關鍵,元件的選擇與電路的設計都有嚴格的要求。CN8980芯片組用單獨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,ser1_rcv、ser1_rcv,ser1_rcv為HDSL2接收數(shù)據(jù)信號,afe_clk,up_w_da等信號是HDSL2收發(fā)器對HDSL2模擬前端芯片的控制信號。
模擬前端比較重要的部分還包括混合電路和過擊保護電路,混合電路的目的是建立傳輸線路的阻抗模型,通過這個阻抗模型生成近似的傳輸信號回波,將線路變壓器上的信號減去這個近似回波就可得到一階接收信號的近似值。盡管CN8980內部包含數(shù)字回波抵消器,但是混合電路減少了模數(shù)變換器(ADC)的輸入信號電平,有效地減少了短環(huán)路上的ADC溢出,增加了接收信號的量化分辨率,從而得到更好的信號處理性能。
系統(tǒng)中包含兩個混合電路,可以滿足較大范圍的環(huán)路特性和數(shù)據(jù)速率。兩個混合電路中一個用于高速率情況,一個用于低速率情況,在系統(tǒng)啟動時,軟件將檢測哪一個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值得特別注意的問題。線路變壓器實際上是一個高通濾波器,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:電路側)。同時變壓器的一次電感值L是一個要求非常嚴格的參數(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互調干擾;反之,如果L太小,截止頻率太高,一部分信號分量被濾除掉,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。
在混合電路的設計中采用了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。通過過擊保護電路的設計,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,接口驅動芯片采用MAXIM公司的MAX233,接口為標準9針插頭。這一部分的電路設計簡圖如圖5所示。
第一路RS-232接口用于PC機或其他網(wǎng)絡終端與系統(tǒng)之間的通信,進行網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)調試等。數(shù)據(jù)傳輸采用異步模式：38400波特,一個開始比特,8個數(shù)據(jù)比特,一個終止比特,沒有校驗。PC機對系統(tǒng)進行控制時,通過調用系統(tǒng)API命令實現(xiàn)。
第二路RS-232接口被定義為Group talk接口,用于多組CN8980芯片組同時工作時(如多線對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,進行控制或進行程序的裝載等。同時這路信號提供了一個用于內部底層軟件的調試接口。數(shù)據(jù)傳輸采用異步模式：115200波特,一個開始比特,8個數(shù)據(jù)比特,一個終止比特,沒有校驗。
由于CN8980片內CPU與仿真接口直接并聯(lián),為防止在系統(tǒng)調試時發(fā)生沖突,在發(fā)送數(shù)據(jù)線上設置了三態(tài)門,對片內CPU與仿真接口進行隔離。
HOST端口
在多設備工作模式下,需要外部CPU對各個設備進行協(xié)調控制,因此,在系統(tǒng)中設計了HOST端口,它直接與內部HOST總線連接,通向片內CPU。在開發(fā)、調試和測試外部CPU控制程序