E接口介紹全解

會計學(xué)1E接口介紹全解主要內(nèi)容1、概述2、E1基礎(chǔ)知識介紹3、名詞解釋4、收發(fā)器DS21Q59的運用第1頁/共31頁一概述

E1是ITU-T制定并由歐洲郵政與電信協(xié)會（CEPT）命名的數(shù)字傳輸系統(tǒng)一次群（即PCM30）標準，由32個64kbps的PCM話路經(jīng)過分時復(fù)用形成，其傳輸速率為2.048Mbps，其中30個話路傳輸語音等用戶信息，另兩個話路作為系統(tǒng)開銷，傳輸同步碼、信令碼及其他輔助信號。E1接口的物理及電特性符合CCITT的G.703標準。我國也采用E1標準作為PCM系統(tǒng)和N-ISDN的基群。目前，建立在G.703基礎(chǔ)上的E1接口在分組網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、GSM移動基站及軍事通信中得到廣泛的應(yīng)用，傳送語音信號、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)。

第2頁/共31頁二、E1基礎(chǔ)知識介紹1、E1簡介

一條E1是2.048M的鏈路，用PCM編碼。

一個E1的幀長為256個bit,分為32個時隙，一個時隙為8個bit。

每秒有8k個E1的幀通過接口，即8K*256=2048kbps。

每個時隙在E1幀中占8bit，8*8k=64k，即一條E1中含有32個64K。第3頁/共31頁2、E1幀結(jié)構(gòu)

E1分為有成幀，成復(fù)幀與不成幀三種方式，在成幀的E1中第0時隙用于傳輸幀同步數(shù)據(jù)，其余31個時隙可以用于傳輸有效數(shù)據(jù)；在成復(fù)幀的E1中，除了第0時隙外，第16時隙是用于傳輸信令的，只有第1到15，第17到第31共30個時隙可用于傳輸有效數(shù)據(jù)；而在不成幀的E1中，所有32個時隙都可用于傳輸有效數(shù)據(jù)。

第4頁/共31頁3、E1信道的幀結(jié)構(gòu)

在E1信道中，8bit組成一個時隙（TS），由32個時隙組成了一個幀（F），16個幀組成一個復(fù)幀（MF）。在一個幀中，TS0主要用于傳送幀定位信號（FAS）、CRC-4（循環(huán)冗余校驗）和對端告警指示，TS16主要傳送隨路信令（CAS）、復(fù)幀定位信號和復(fù)幀對端告警指示，TS1至TS15和TS17至TS31共30個時隙傳送話音或數(shù)據(jù)等信息。我們稱TS1至TS15和TS17至TS31為“凈荷”，TS0和TS16為“開銷”。如果采用帶外公共信道信令（CCS），TS16就失去了傳送信令的用途，該時隙也可用來傳送信息信號，這時幀結(jié)構(gòu)的凈荷為TS1至TS31，開銷只有TS0了。第5頁/共31頁4、由PCM編碼介紹E1

由PCM編碼中E1的時隙特征可知，E1共分32個時隙TS0-TS31。每個時隙為64K，其中TS0為被幀同步碼，Si、Sa4、Sa5、sa6、Sa7、A比特占用，若系統(tǒng)運用了CRC校驗，則Si比特位置改傳CRC校驗碼。TS16為信令時隙，當(dāng)使用到信令(共路信令或隨路信令)時，該時隙用來傳輸信令，用戶不可用來傳輸數(shù)據(jù)。所以2M的PCM碼型有：

PCM30：PCM30用戶可用時隙為30個，TS1-TS15,TS17-TS31。TS16傳送信令，無CRC校驗。

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PCM31：PCM30用戶可用時隙為31個，TS1-TS15,TS16-TS31。TS16不傳送信令，無CRC校驗。

PCM30C：PCM30用戶可用時隙為30個，TS1-TS15,TS17-TS31。TS16傳送信令，有CRC校驗。

PCM31C：PCM30用戶可用時隙為31個，TS1-TS15,TS16-TS31。TS16不傳送信令，有CRC校驗。

CE1,就是把2M的傳輸分成了30個64K的時隙，一般寫成N*64，你可以利用其中的幾個時隙，也就是只利用n個64K，必須接在CE1/pri接口上。CE1/pri接口擁有兩種工作方式：E1工作方式（也稱為非通道化工作方式）和CE1/PRI工作方式（也稱為通道化工作方式）。

第7頁/共31頁5、E1接口阻抗匹配

G．703標準終端阻抗匹配非平衡為75ohm，平衡為120ohm第8頁/共31頁6、E1三種使用方法

將整個2M用作一條鏈路，如DDN（數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)）2M；

將2M用作若干個64k及其組合，如128K，256K等，這就是CE1；

在用作語音交換機的數(shù)字中繼時，這也是E1最本來的用法，是把一條E1作為32個64K來用，但是時隙0和時隙15是用作signaling即信令的，所以一條E1可以傳30路話音。PRI就是其中的最常用的一種接入方式，標準叫PRA信令。

第9頁/共31頁三、名詞解釋FASFrameAlignmentSignal基本幀信號CASChannelAssociatedSignaling通道關(guān)聯(lián)信令MF Multiframe復(fù)幀SiInternationalBits國際標準位CRC4CyclicalRedundancyCheck 循環(huán)冗余檢驗CCSCommonChannelSignaling公共信道信令Sa AdditionalBits 額外附加位E-BitCRC4ErrorBits 循環(huán)冗余檢驗錯誤位LOC LossofClock 時鐘丟失

TCLK此文中TCLK基本上引用發(fā)送速率時鐘和參考實際的輸入信號或者內(nèi)部驅(qū)動信號RCLK引用幀恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)時鐘和作為輸出時鐘或者內(nèi)部信號的參考。第10頁/共31頁四、DS21Q59應(yīng)用1、DS21Q59概述

DS21Q59是美國MAXIM公司出品的單片四路E1收發(fā)器芯片，是一種優(yōu)化的高密度E1線路終端。它包含四個由線路接口單元（LIU）和成幀器組成的完全獨立的收發(fā)器，具備了連接四條E1線路所需的各種功能，并且還有一個TDM背板接口，用于在片內(nèi)進行多路E1信號的交叉復(fù)用。該芯片是制作四路E1數(shù)字中繼接口的極佳選擇，可廣泛用于路由器、復(fù)用器、接入設(shè)備、數(shù)字程控交換機及信道服務(wù)單元（CSU）與數(shù)據(jù)服務(wù)單元（DSU）中。第11頁/共31頁2、DS21Q59的主要性能與特點

有4個完整的E1收發(fā)器；32/128位的無晶振抖動抑制器，用于消除時鐘或數(shù)據(jù)的相位抖動；片內(nèi)的系統(tǒng)時鐘合成器能夠產(chǎn)生2.048MHz、4.096MHz、8.192MHz及16.384MHz等幾種時鐘，用于多路E1信號的交叉式PCM總線工作（IBO）方式；支持隨路信令（CAS）和公共信道信令（CCS）第12頁/共31頁接收通路有兩幀容量的滑動緩沖存儲器,用于消除接收數(shù)據(jù)與背板異步時鐘之間的相位差和頻率差；四個收發(fā)器具有獨立的環(huán)回診斷能力，包括遠端環(huán)回、本地環(huán)回與幀環(huán)回；附加的8根輸出引腳（每個收發(fā)器2根）可由用戶靈活配置使用；能夠檢測并產(chǎn)生遠端告警及AIS告警；

符合ITU-T的G.703、G.704以及G.732等E1標準。

第13頁/共31頁3、DS21Q59基本工作原理DS21Q59芯片主要集成了線路接口單元和成幀器功能，由外部的控制器或處理器通過串口或并口總線對芯片實施控制與功能配置。下圖是DS21Q59內(nèi)部功能框圖（圖中只畫出了四個收發(fā)器中的一個）。"TSER1"是發(fā)送串行數(shù)據(jù)流的輸入端，"RSER1"是接收串行數(shù)據(jù)流的輸出端。線路接口單元包括發(fā)送接口、接收接口和抖動抑制器，由"LICR"寄存器控制。

第14頁/共31頁第15頁/共31頁數(shù)據(jù)發(fā)送 發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送成幀器提供E1傳輸所必須的幀和復(fù)幀數(shù)據(jù)開銷，背板接口部分為成幀器提供時鐘、數(shù)據(jù)和幀同步信號，由成幀器插入適當(dāng)?shù)膸酱a型和告警信息，并通過計算插入CRC碼字，然后完成AMI和HDB3編碼；最后利用一組經(jīng)過激光修整的延遲線和一個精密的D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生波形，發(fā)送到E1線路上去。波形的產(chǎn)生要根據(jù)使用的傳輸介質(zhì)的情況，產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動波形，分別用于75的同軸電纜或120的雙絞線對傳輸。發(fā)送波形通常通過一個1：2的升壓變壓器耦合到同軸線或屏蔽的雙絞線對上去。

第16頁/共31頁數(shù)據(jù)接收

接收時，E1波形從"RRING"和"RTIP"引腳進入芯片，首先進行時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)，經(jīng)過抖動抑制器送到接收成幀器；接收成幀器完成對AMI和HDB3線路碼的解碼及數(shù)據(jù)流的同步，確定幀和復(fù)幀的碼型，同時完成CRC碼字的錯誤計數(shù)，檢測接收到的AIS、同步丟失以及對端告警等各種告警信號，并為背板接口部分提供時鐘、數(shù)據(jù)和幀同步信號。接收通路有兩幀容量的滑動緩沖存儲器，可通過"RCR"寄存器控制啟用，用于消除接收數(shù)據(jù)與背板異步時鐘"SYSCLK"之間的相位差和頻率差。

第17頁/共31頁線路接口阻抗選擇

用戶通過設(shè)置“CCR5”寄存器的“IRTSEL”位（CCR5.4），即可實現(xiàn)DS21Q59芯片與75或120接收終端的匹配。也可以使用內(nèi)部的終端功能，此時，外部終端接電阻為120歐（一般為兩只60電阻串聯(lián)），將“IRTSEL”位置為“1”，使DS21Q59的內(nèi)部電阻與外部電阻相并聯(lián)，從而將端接電阻調(diào)整到75歐。相位抖動消除 每個收發(fā)器都有一個時鐘與數(shù)據(jù)抖動抑制器，通過"LICR"寄存器的"JAS"位（即D3位），可以將其配置到發(fā)送通路中，也可以配置到接收通路中，用于從發(fā)送或接收信號中消除相位抖動。也可以選擇不用此項功能。

第18頁/共31頁用戶操作口

“OUTA”和“OUTB”是用戶選用輸出口，根據(jù)需要可靈活配置。通過控制“OUTAC”寄存器，可以使OUTA口輸出CMI碼，用于直接驅(qū)動光接口。時鐘合成器

片內(nèi)的系統(tǒng)時鐘合成器能夠產(chǎn)生2.048MHz、4.096MHz、8.192MHz及16.384MHz等頻率的時鐘，既為每個收發(fā)器提供時鐘，還可以為多路E1信號的交叉總線（簡稱IBO）方式提供時鐘。以IBO方式工作時，每個收發(fā)器的接收緩沖存儲器都必須啟用，系統(tǒng)時鐘合成器允許任意一條E1線路被選中作為系統(tǒng)的參考時鐘源，16.384MHz的系統(tǒng)時鐘支持最多8個E1數(shù)據(jù)流復(fù)用到單條高速PCM總線上（用兩片DS21Q59實現(xiàn)），高速的PCM串行數(shù)據(jù)流從TSER1"引腳輸入、從"RSER1"輸出。

第19頁/共31頁4、功能模塊及其功能（1）總線接口 外部的微控制器或微處理器通過多路總線/簡單總線或者串行接口總線來控制DS21Q59的工作。器件工作有Intel和

Motorola兩種定時配置。由

PBTS/BTS1/BTS0來配置總線模式。

第20頁/共31頁（2）寄存器

DS21Q59的工作環(huán)境是通過9個控制寄存器來配置的。接收控制器（RCR）、發(fā)送控制器（TCR）和7個公共控制寄存器（CCR1-CCR7）。這些寄存器在上電時就初始化配置，正常工作后無需改動，除非系統(tǒng)配置需要改變。

地址0F是一個地址識別寄存器（只讀寄存器），高4位固定為1001，指出E1收發(fā)器器件存在，低4位用來識別器件的id。此寄存器僅存在收發(fā)器1（TS0，TS1=0）。

工廠測試寄存器地址為1EHex，上電工作時，此寄存器應(yīng)該設(shè)置為00h。

DS21Q59有4個寄存器表征數(shù)據(jù)幀實時狀態(tài)信息。即狀態(tài)寄存器（SR1）、狀態(tài)寄存器（SR2）、接收信息寄存器（RIR）和同步狀態(tài)寄存器（SSR）。

第21頁/共31頁RAF接收幀定位寄存器

(1BH)RNAF接收幀非定位寄存器（40H）TAF 發(fā)送幀定位寄存器

TNAF發(fā)送幀非定位寄存器

第22頁/共31頁（3）上電時序

上電時，由于內(nèi)部寄存器的內(nèi)容都是無法預(yù)知的，固DS21Q59應(yīng)配置所有的工作寄存器，包括設(shè)置測試寄存器為00H（地址為1EHex）。LIRST（CCR4.7位）應(yīng)該從0置為1復(fù)位線路接口電路（設(shè)置LIRST后，大概需要40ms后器件才能恢復(fù)），然后穩(wěn)定輸入系統(tǒng)時鐘（SYSCLK），同時ESR（CCR4.5和CCR4.6）也需要從0設(shè)置為1（如果彈性存儲不選擇可以忽略這步設(shè)置）。（４）成幀器環(huán)路

環(huán)路運用在測試和調(diào)試應(yīng)用中，SCT環(huán)路數(shù)據(jù)從發(fā)送器返回到接收器。FLB使能時，出現(xiàn)下面情況：

在TPOSO和TNEGO作為正常數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)通過RPOSI輸入，RNEGI忽略；RCLK輸出用TCLK輸入替代。

第23頁/共31頁（５）遠程環(huán)路

CCR3.7=1，DS21Q59強制進入遠程環(huán)路模式。此環(huán)路中，通過RPOSI和RNEGI引腳輸入的數(shù)據(jù)返回到TPOSO和TNEGO引腳被發(fā)送。數(shù)據(jù)為正常模式連續(xù)的通過接收成幀器，而此時發(fā)送成幀器的數(shù)據(jù)是被忽略的。

（６）本地環(huán)路

CCR3.6=1，進入本地環(huán)路模式。此環(huán)路中，數(shù)據(jù)作為正常模式連續(xù)發(fā)送。在RTIP和RRING接收的數(shù)據(jù)被發(fā)送數(shù)據(jù)替代。環(huán)路中的數(shù)據(jù)經(jīng)過振動抑制器。

第24頁/共31頁（７）系統(tǒng)時鐘接口

獨立的系統(tǒng)時鐘接口（SCI）四個收發(fā)器公用。SCI可以設(shè)計為使用4個接收器中的任一個來作為系統(tǒng)的主參考時鐘。同理，多個DS21Q59組成N口系統(tǒng)，SCI允許N路中任何一個作為主時鐘。此參考時鐘還可以通過REFCLK引腳為其它DS21Q59提供時鐘。REFCLK作為輸出，選擇4路接收之一作為參考。此引腳配置為輸入（對SCSx位寫入0）時，其選擇的參考時鐘不能作為主時鐘。通過時鐘合成器PLL能產(chǎn)生2.048M、4.098M、8.192M和16.384M幾種系統(tǒng)時鐘。系統(tǒng)時鐘也可以同IBO功能一起使用把8路E1線合并到一路高速的PCM總線上。當(dāng)E1線路口停止時（接收負載信號丟失條件下），系統(tǒng)時鐘接口自動會把MCLK切換過來作為系統(tǒng)時鐘，因此MCLK實際上是作為主時鐘的備份源。主機也能找到并選擇一個正在工作E1口作為主源。由于被選擇接口時鐘需要通過其它的DS21Q59器件上（在多器件配置中），因此一個DS21Q59時鐘合成器總是一個高速時鐘源，這允許在時鐘源能夠平穩(wěn)的切換。SCI控制寄存器只在收發(fā)器1中存在（TS0，TS1=0）。

第25頁/共31頁（８）接收時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)

DS21Q59具有一個數(shù)字時鐘恢復(fù)系統(tǒng)。器件通過一個1：1變壓器與帶屏蔽雙絞線或者同軸電纜接收E1線路連接。MCLK引腳提供的2.048MHz時鐘通過內(nèi)部PLL進行16x倍頻，然后提供給時鐘恢復(fù)系統(tǒng)。時鐘恢復(fù)系統(tǒng)使用PLL提供的時鐘形成一個16倍的超采樣器，用來恢復(fù)時鐘和數(shù)據(jù)。此超采樣技術(shù)確保了突出的抖動誤差。

通常RCLK是從RTIP和RRING輸入端E1線上AMI/HDB3波形中恢復(fù)出來的，如果輸入端不存在AMI信號時，RCLK來源于MCLK引腳。如果抖動抑制器用在發(fā)送模塊或禁止時，由于超采樣數(shù)字時鐘恢復(fù)電路的緣故，RCLK的高電平周期變短（即正脈沖變窄）。而如果抖動抑制器用在接收模塊（大部分方案應(yīng)用）時，抖動抑制器恢復(fù)RCLK幾乎50%的職責(zé)。

第26頁/共31頁（９）發(fā)送時鐘源 根據(jù)DS21Q59的不同工作模式，發(fā)送時鐘源也不同?；九渲脮r，IBO功能禁止，發(fā)送時鐘源來至TCLK引腳，這種模式一般TCLK引腳上是一個2.048MHz±50ppm。如果TCLK丟失，則是自動切換到REFCLK引腳上的系統(tǒng)參考時鐘或者同一接口上的恢復(fù)時鐘由主機來分配。主機通過查詢到發(fā)送時鐘丟失中斷來切換2個備份時鐘的一個，而此時不管TCLK腳狀態(tài)如何。

當(dāng)IBO功能模式時，由于在發(fā)送端時滑動（slips）是禁止的，故發(fā)送時鐘必須與系統(tǒng)時鐘同步。這種模式下，