來源：今日電子 作者：孫榕 同濟(jì)大學(xué)

    tdm控制模塊是voip網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要部分，是連接來自pstn(public switched telephonenetwork)串行的tdm數(shù)據(jù)格式和并行的wishbone數(shù)據(jù)格式的橋梁，實(shí)現(xiàn)兩邊數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域無丟失的轉(zhuǎn)換。為滿足高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的要求，采用了wishbone總線，將多個ip核集成為voip網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。

    wishbone最先是由silicore公司提出，現(xiàn)在已被移交給opencores組織維護(hù)。wishbone總線規(guī)范是一種片上系統(tǒng)ip核互連體系結(jié)構(gòu)，定義了一種ip核之間共公的邏輯接口，可用于軟核、固核和硬核，對開發(fā)工具和目標(biāo)硬件沒有特殊要求，并且?guī)缀跫嫒菀延兴械木C合工具，可以用多種硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)。

    tdm控制模塊的設(shè)計(jì)

    ● tdm在voip語音網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中的作用

    tdm控制模塊同時(shí)接收來自isdn(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))、e1專線或者語音編碼器等不同信源的串行語音數(shù)據(jù)。如圖1，voip語音網(wǎng)關(guān)的基本功能是完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與外部語音設(shè)備數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，tdm接口與以太網(wǎng)接口分別為外部語音設(shè)備的數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)與網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的通信橋梁。該網(wǎng)關(guān)soc系統(tǒng)的處理器采用的是同濟(jì)大學(xué)微電子中心自主沿發(fā)的高性能低功耗的32位嵌入式cpu bc320。

     圖1 tdm控制模塊的作用

    ● 時(shí)分復(fù)用原理與tdm數(shù)據(jù)頻率

    時(shí)分復(fù)用是把對信道的使用時(shí)間劃分為多個時(shí)間幀，進(jìn)一步把時(shí)間幀劃分為n個時(shí)間隙(時(shí)間間隔)。每一個時(shí)間隙分配給一個子信道，從而實(shí)現(xiàn)在一個信道上同時(shí)傳輸多路信號。時(shí)分復(fù)用循環(huán)使用時(shí)間幀，各路信號循環(huán)順序插入時(shí)間幀中的時(shí)間隙傳輸。tdm控制模塊的主要作用就是復(fù)用多路信號與解復(fù)用混合有多路信號的tdm數(shù)據(jù)，如圖2所示。

     圖2 時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙

    本設(shè)計(jì)的串行語音數(shù)據(jù)針對e1專線標(biāo)準(zhǔn)，e1主要應(yīng)用于歐洲，中國也采用該標(biāo)準(zhǔn)。e1標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)率為2.048mb/s，每一個時(shí)間幀包括30個b子信道，一個d子信道和一個同步子信道，共32個子信道。以語音模擬信道為例，信道帶寬限制為3.4khz，根據(jù)奈圭斯特定律，子信道采樣速率至少是信號最高頻率的兩倍，通常選擇采樣速率為8khz。因此，整個tdm信道的比特速率可以達(dá)到：

    8kb/s×8×32=2048kb/s=2.048 mb/s，即e1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的tdm數(shù)據(jù)率。

    ● 模塊設(shè)計(jì)

    模塊的主要功能是完成多路數(shù)據(jù)的復(fù)用和復(fù)用數(shù)據(jù)的分解，其關(guān)鍵部分就是復(fù)用和分解。本設(shè)計(jì)采用緩存器輔助完成復(fù)用和分解，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)模塊主要分三部分，見圖3。

     圖3 tdm接口控制模塊的基本結(jié)構(gòu)

    串行數(shù)據(jù)接口主要負(fù)責(zé)串行數(shù)據(jù)與8位寬并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，因?yàn)榇娣艛?shù)據(jù)的fifo是以8bit為一地址空間的。轉(zhuǎn)換由設(shè)計(jì)的狀態(tài)機(jī)來控制：接收 (receive)操作、發(fā)送(transmit)操作和等待，接收就是將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8bit位寬數(shù)據(jù)的過程，發(fā)送與之相反。由于語音數(shù)據(jù)要求雙工機(jī)制，由時(shí)鐘高低電平來作為發(fā)送和接收狀態(tài)的切換信號，即當(dāng)時(shí)鐘為低時(shí)由發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，當(dāng)時(shí)鐘為高時(shí)，由接收狀態(tài)切換為發(fā)送狀態(tài)，這樣可以看作接收與發(fā)送是同時(shí)進(jìn)行的。

    發(fā)送、接收緩存器不僅包括用于暫時(shí)存儲數(shù)據(jù)的fifo，而且還設(shè)計(jì)有狀態(tài)機(jī)來控制接收、發(fā)送數(shù)據(jù)流。由于跨時(shí)鐘域，由雙口ram組成的fifo可能會帶來地址比較沖突的問題，本設(shè)計(jì)采用乒乓機(jī)制來完成fifo，當(dāng)一個緩存器進(jìn)行讀操作時(shí)，另一個緩存器則進(jìn)行寫操作，兩者的切換由硬件來完成。以下以接收緩存器為例(數(shù)據(jù)方向從tdm串行數(shù)據(jù)到wishbone總線并行數(shù)據(jù))來描述本設(shè)計(jì)。緩存器的大小設(shè)計(jì)為包含四幀tdm數(shù)據(jù)，因此每個fifo的大小為8bit×32×4＝1024bit，如圖4。選用乒乓fifo以及fifo大小設(shè)計(jì)的原因如下。

     圖4 乒乓fifo

&nb