【導(dǎo)讀】系統(tǒng)上除了完成理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)外，還可以完成該課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，以及二次性開發(fā)。本系統(tǒng)適合于各大學(xué)通信專業(yè)的專科生、本科生、研究生以及教師和相關(guān)的科研使用。程控交換系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖三所示。它由TMS320VC5410A芯片、SRAM和FLASH構(gòu)成微控制系統(tǒng)。完成信號的分解、標(biāo)準(zhǔn)工作頻率是140MHz，產(chǎn)品在出廠時(shí)已設(shè)定好，無需調(diào)整。在做二次開發(fā)時(shí)根據(jù)需要

　　

【正文】 38 4．在電話摘機(jī)的同時(shí)，用示波器觀察 Aout1點(diǎn)的波形，記錄 下?lián)芴栆舻牟ㄐ渭邦l率。 5．在不按鍵即不更改系統(tǒng)參數(shù)的情況下， 20 秒后， Aout1 出現(xiàn)忙音，記錄下忙音的波形及頻率。 6．繼續(xù) 20 秒后， Aout1 出現(xiàn)催掛音，記錄下催掛音的波形及頻率。 7．將電話掛機(jī)。 8．將電話摘機(jī)，鍵入非本系統(tǒng)電話號碼，如 333 等，用示波器測量 Aout1 的波形，記錄下空號音的波形及頻率。 9．將電話掛機(jī)，打開鈴流開關(guān)，觀察鈴流狀態(tài)指示燈 D202 的狀態(tài)及閃爍情況，用萬用表交流電壓檔測量 TF21 的電壓值。 10．用示波器觀察 TF21 的波形及頻率。 11．關(guān)閉鈴流開關(guān)，關(guān)閉系統(tǒng)電源，整理實(shí)驗(yàn) 記錄及實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 在測量 25Hz 的鈴流信號發(fā)生器輸出的波形時(shí)，一定要注意萬用表的量程和示波器的電壓量程檔，以防止損壞儀器和其它電子器件。 39 實(shí)驗(yàn)七 DTMF 譯碼實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．了解電話號碼雙音多頻信號在程控交換系統(tǒng)中的發(fā)送和接收方法。 2．熟悉該電路的組成及工作過程。 3．觀測電話機(jī)發(fā)送的 DTMF 信號波形。 4．觀測 DTMF 信號的接收工作波形。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 20M 通用示波器一臺， THECJ2 型現(xiàn)代程控交換 實(shí)驗(yàn)箱一臺，話機(jī)兩部 三、實(shí)驗(yàn)電路工作過程 按鍵話機(jī)所發(fā)出的選擇信號是采用編碼方式傳送，用一組按鍵代替撥號盤，每個(gè)話機(jī)共有 8 個(gè)頻率，分成高頻組和低頻組。其對應(yīng)關(guān)系如下圖： 圖 7－ 1 按鍵號碼與頻率的關(guān)系 按鍵號碼是兩個(gè)四中取一的雙頻編碼方式，即每個(gè)按鍵按下時(shí)，發(fā)出兩個(gè)頻率，一個(gè)是高頻組中的四中取一，另一個(gè)則是低頻組中的四中取一。 DTMF 譯碼有硬件譯碼和軟件譯碼兩種。 硬件譯碼過程如下： DTMF 接收器先經(jīng)高、低群帶通濾器進(jìn)行 fL/ fH 區(qū)分，然后過零 Goertzel 算法介紹 40 Goertzel算法的仿真 檢測、比較，得到相應(yīng)于 DTMF的兩路 fL、 fH 信號輸出。該兩路信號經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖，恢復(fù)成對應(yīng)于 16 種 DTMF 信號音對的 4 比特二進(jìn)制碼（ D1～ D4）。 軟件譯碼過程如上： A/D 采樣輸入信號，對輸入信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，主要算法包括： 雙音頻率信息獲取算法： Goertzel算法 41 判決方法 ? 信號強(qiáng)度大于 THRSIG ? 雙音信號（行、列）功率差： THRTWIREV~THRTWISTD ? 比鄰近雙音信號強(qiáng)度大 THRROWREL， THRCOLREL ? 二次諧波強(qiáng)度小于 THRROW2nd， THRCOL2nd 電路框圖： 圖 7－ 2 DTMF 譯碼電路框圖 模擬信號經(jīng)過 PCM 轉(zhuǎn)換電路以后，轉(zhuǎn)換為 A 率編碼的 PCM 信號，通過 FPGA 組合到 32 路信號中發(fā)送給 DSP， DSP 通過其 MCBSP 口接收到 E1 PCM 信號，提取該時(shí)隙的PCM 信號并講 A率編碼信號解擴(kuò)為線性 PCM 編碼進(jìn)行 DTMF 軟解碼。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．熟悉 DTMF 信號的特性。 2．了解 DTMF 信號軟件譯碼的算法和流程。 3．體會 DSP 實(shí)現(xiàn) DTMF 信號的軟件譯碼。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1．將兩部電話接到用戶一和用戶三模塊接口，系統(tǒng)上電。 2．用實(shí)驗(yàn)箱上的左右鍵選擇到 交換界面，按下確認(rèn)鍵，看到液晶第一行反顯，再按下選擇 撥號 檢測，按確認(rèn)鍵，此時(shí)進(jìn)入 撥號 檢測的觀測狀態(tài)。 3．用戶一摘機(jī)，可以觀察到液晶進(jìn)入譯碼檢測畫面，其中的坐標(biāo)圖是用戶一輸入信 PCM轉(zhuǎn)換電路 FPGA緩存 DSP 軟件 DTMF 譯碼 信號輸入 42 號的幅頻特性圖，縱坐標(biāo)是幅度，橫坐標(biāo)是頻率，由于按鍵音頻率集中在 600～ 1800Hz范圍內(nèi)，故只顯示此范圍的幅度。下面是按鍵譯碼的數(shù)據(jù)。 4．按下話機(jī)的按鍵 1，用示波器觀測 Ain1 的波形，此時(shí)為 697Hz＋ 1209Hz的信號，觀測液晶顯示的幅頻圖，是否信號能量集中在 690 和 1200 位置處，觀察譯碼結(jié)果是否一致。 5．按下其他鍵做模擬信 號和幅頻特性的觀察實(shí)驗(yàn)，可觀察幅頻特性來推斷按鍵的號碼（軟件程序也是如此來獲得按鍵號碼的）。 6．用戶一掛機(jī)。按取消鍵，再按左鍵恢復(fù)正常狀態(tài)。 7．打開鈴流開關(guān)，將用戶一摘機(jī)，撥打用戶三的號碼，體會 DTMF 軟譯碼的實(shí)際效果。 六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 液晶觀測譯碼只有用戶一有效，其他用戶無效。檢測畫面只有當(dāng)用戶一摘機(jī)的時(shí)候才開啟。由于 DTMF 采樣頻率為 8K，每個(gè)周期的點(diǎn)很少，圖像看起來比較松散。 43 實(shí)驗(yàn)八 主叫識別 (CID)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．掌握 CID 功能的原理。 2．了解 CID 功能 實(shí)現(xiàn)的過程。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 20M 通用示波器一臺， THECJ2型現(xiàn)代程控交換 實(shí)驗(yàn)箱一臺，話機(jī)兩部，可顯電話一部 三、電路組成和原理 1． CID 功能介紹 主叫識別信息傳送及顯示 CID 業(yè)務(wù)是向被 叫 電話用戶提供的一種新的服務(wù)項(xiàng)目是 指在被叫用戶終端設(shè)備上顯示主叫號碼主叫用戶姓名呼叫日期時(shí)間等主叫識別信息 并進(jìn)行存儲以供用戶查閱的一種服務(wù)項(xiàng)目。 實(shí)現(xiàn) CID 的基本方法是發(fā)端交換機(jī)將主叫號碼等通過局間信令系統(tǒng) (例如 信令 系統(tǒng) )傳送給終端交換機(jī)終端交換機(jī)將主叫識別信息以移頻鍵控 FSK 的方式送給被 叫用戶終端設(shè)備如圖 8－ 1 所示 圖 8－ 1 CID 傳送方法示意圖 終端交換機(jī)將主叫識別信息送給被叫用戶終端設(shè)備在下述兩種狀態(tài)下進(jìn)行 ： 一種是用戶終端掛機(jī)狀態(tài)另一種是用戶終端通話狀態(tài)。掛機(jī)狀態(tài)下的傳送方法是終端交換機(jī)將主叫識別信息在第一次振鈴和第二次振鈴間隔期間送給被叫用戶終端設(shè)備。通話狀態(tài)下的傳送方法是指具有 CID 功能的用戶乙已經(jīng)與用戶甲處在通話狀態(tài)下又有第三方面用戶丙呼叫用戶乙時(shí)在用戶乙終端設(shè)備上顯示用戶丙的識別信息在此狀態(tài)下的 CID 業(yè)務(wù)必須以呼叫 44 等待 call waiting 業(yè)務(wù)為前提 。 2．?dāng)?shù)據(jù)格式 主叫識別數(shù)據(jù)格式有兩種；單數(shù)據(jù)消息格式（ SDMF）和復(fù)合數(shù)據(jù)消息格式（ MDMF）。前者的結(jié)構(gòu)簡單，可容納的信息內(nèi)容較少，如：呼叫序號、呼叫建立日期和時(shí)間及主叫號碼；后者的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可容納的信息長度較長，除單數(shù)據(jù)格式內(nèi)容以外還可傳主叫用戶的姓名等。 圖 8－ 2 單數(shù)據(jù)和復(fù)合數(shù)據(jù)消息幀格式 （ 1）單數(shù)據(jù)消息格式 單數(shù)據(jù)消息格式由消息頭和消息體組成，消息頭由消息類型和消息長度組成，它們均為 8bit。消息類型的值用來識別消息的特征。消息長度指明后面所跟的消息字的長度。消息體包括交換機(jī)需傳 給終端用戶的消息，消息體可容納 1255 個(gè) 8bit 的消息字。每個(gè)字用8bit 不帶校驗(yàn)位的 8 位編碼字符集表示。 45 （ 2）復(fù)合數(shù)據(jù)消息格式 與單數(shù)據(jù)格式一樣，復(fù)合數(shù)據(jù)消息格式由消息體組成。不同的是，復(fù)合數(shù)據(jù)的消息體由一個(gè)或多個(gè)小的消息（稱為參數(shù)消息 0 組成，參數(shù)消息同樣具有參數(shù)頭和參數(shù)體。參數(shù)頭包括參數(shù)類型和參數(shù)長度，它們均為 8bit。參數(shù)類型值用來識別后續(xù)參數(shù)字。參數(shù)長度指明參數(shù)體中參數(shù)字的數(shù)目。復(fù)合數(shù)據(jù)消息格式允許不同特征產(chǎn)生的不同消息在同一個(gè)幀中傳送。 （ 3）消息幀格式 一個(gè)完整消息幀由信道占用信號和標(biāo)志信號 、數(shù)據(jù)信息和校驗(yàn)字組成。信道占用信號和標(biāo)志信號的目的是提示電話終端準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。校驗(yàn)字是用作差錯(cuò)檢查。 信道占用信號：由一組 300 個(gè)連續(xù)的 “0”和 “1”交替的位組成，其第一個(gè)比特為 “0”，最后一個(gè)比特為 “1”。在通話狀態(tài)下，信道占用信號不發(fā)送。 標(biāo)志信號：由 180個(gè)（在掛機(jī)狀態(tài)下）或 80 個(gè)（在通話狀態(tài)下）標(biāo)志位（邏輯 “1”）組成。 標(biāo)志位；由 0~10 個(gè)邏輯 “1”組成。 每個(gè)數(shù)據(jù)字之前先行一位 “0”作為起始位，在最后加一位 “1”作為結(jié)束位。每個(gè)數(shù)據(jù)字的最低位先發(fā)送。這樣，實(shí)際每個(gè)字占 10bit，即 1XXXXXXXX0。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，信道占用信號發(fā)送后接收標(biāo)志信號。 數(shù)據(jù)信號必須連續(xù)傳送，若需要，標(biāo)志位應(yīng)加在如下位之間： a）消息類型字與消息長度字之間。 b）消息長度字與第一個(gè)參數(shù)字或消息字之間。 c）參數(shù)類型字與相應(yīng)的參數(shù)長度之間。 d）參數(shù)長度字與第一個(gè)參數(shù)之間。 e）最后一個(gè)參數(shù)字與下一個(gè)參數(shù)類型字之間。 f）最后一個(gè)參數(shù)字或消息字與校驗(yàn)字之間。 （ 4）數(shù)據(jù)定義 46 消息類型字的值（ 16 進(jìn)制數(shù)表示）從 00~FF 可定義 256 種不同特征的消息，見表 8－ 1。 表 8－ 1 消息類型定義 值 含義 數(shù)據(jù)消息類型 00000100 主叫號碼傳送信息 單數(shù)據(jù)格式 10000000 呼叫建立 復(fù)合數(shù)據(jù)格式 其他 備用 備用 消息長度字為消息體中消息字的數(shù)目。用 16 進(jìn)制數(shù)表示，值從 00~FF。 參數(shù)類型字的值（ 16 進(jìn)制表示）從 00~FF可定義 256 種不同特征的參數(shù)，見表 8－ 2。 表 8－ 2 參數(shù)類型定義 值 含義 00000001 呼叫時(shí)間 00000010 主叫號碼 00000100 無 主叫號碼 00000111 主叫姓名 00001000 無主叫姓名 其它 備用 參數(shù)長度字為參數(shù)體中參數(shù)字的數(shù)目。用 16 進(jìn)制數(shù)表示，值從 00~FF。 單數(shù)據(jù)消息格式消息字有以下各項(xiàng)： 日期、時(shí)間（月、日、時(shí)、分）用 ASCII 字符表示，共 8 個(gè)字節(jié)； 47 主叫號碼（如果允許顯示）用 ASCII 字符表示； 如果不允許顯示主叫號碼，將傳送字符 “P”； 當(dāng)終端交換機(jī)無法得到主叫號碼時(shí)，將傳送字符 “O”。 單數(shù)據(jù)消息格式消息按消息類型（如： 04H）、消息長度、消息字、月、 日、時(shí)、分、主叫號碼（ “O”或 “P”）順序排列組成。 復(fù)合數(shù)據(jù)消息格式參數(shù)字有以下各項(xiàng)： 日期、時(shí)間（月、日、時(shí)、分）用 ASCII 字符表示，共 8 個(gè)字符； 主叫叫碼用 ASCII 字符表示； 無主叫號碼用字符 “P”或 “O”表示； 主叫姓名用 ASCII 字符表示。 無主叫姓名用 ASCII 字符表示，用字符 “P”或 “O”表示。 （ 5）差錯(cuò)檢查 發(fā)送器按一定的算法計(jì)算出消息的校驗(yàn)字并附加到消息后面。接收器在收到消息幀后重新計(jì)算出校驗(yàn)字并與收到的校驗(yàn)字相比較。若兩值相同則消息正確收到。校驗(yàn)字的算法是將消息數(shù)據(jù)（即單 數(shù)據(jù)格式的消息類型字，消息長度字和消息數(shù)據(jù)字；復(fù)合數(shù)據(jù)格式的消息類型字，消息長度字，所有的參數(shù)類型字，所有的參數(shù)長度字和所有的參數(shù)數(shù)據(jù)字）按 256 模求和取補(bǔ)來得到校驗(yàn)字。 3．主叫識別信息數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 在一次呼叫中若被叫用戶申請了 CID 業(yè)務(wù)則終端交換機(jī)向該被叫用戶傳送主叫識別信息數(shù)據(jù)傳送時(shí)序如圖 8－ 3 所示 圖 8－ 3 主叫識別信息數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序 符號 時(shí)間值 含義 48 A 鈴流 B ~ 第一次振鈴結(jié)束與數(shù)據(jù)傳送開始之間的時(shí)間間隔 C 傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間包括信道占用信號和標(biāo)志信號 D 200ms 數(shù)據(jù)傳送結(jié)束與第二次振鈴開始之間的時(shí)間隔 E 1s 鈴流 B+C+D 應(yīng) 各時(shí)段可根據(jù)具體情況定 在數(shù)據(jù)傳送前或過程中 ,如果用戶摘機(jī) ,則傳送停止且呼叫處理正常進(jìn)行。 4．交換機(jī)端的物理層數(shù)據(jù)傳送電參數(shù) FSK 數(shù)據(jù)要求 調(diào)制方式 相位連續(xù)二進(jìn)制移頻 邏輯 1