4路E1反向复用FPGA设计方案.docx

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4路E1反向复用FPGA设计方案

4路E1反向复用FPGA设计方案

目录1

4路E1反向复用FPGA设计方案

1系统工作特点

发送和接受方向同时工作，本地和远端是对称的,可以实现全双工透明传输；编码器接发送模块接口，解码器接接受模块接口，余下的接口不用，其中发送模块接口数据线接上拉电阻。

上电后系统自动进行检测，只要远端也上电且E1传输链路工作正常，则经过一段时间的检测和初始化后本地和远端自动建立链路，系统进入传输状态，不管外界是否提供数据给发送模块接口，系统照样处于透明传输状态，一旦有数据，自动传输。

2检测和建链、拆链

2.1寄存器定义

发送方向：

发送奇帧TS16寄存器TS16_O_T：

存放本地发送E1状态号（1路）和对端发送E1的可用状态（4路，由本地接受模块检测出来）；

发送偶帧TS16寄存器TS16_E_T：

存放本地接受E1的通断状态（4路，由本地接受模块检测出来）；

接受方向：

接受奇帧TS16寄存器TS16_O_R：

存放对端发送E1状态号（1路）和本地发送E1的可用状态（4路，由对端接受模块检测出来）；

接受偶帧TS16寄存器TS16_E_R：

存放本地发送E1通断状态（4路，由对端接受模块检测出来）；

上述寄存器每2帧更新一次；

接受数据寄存器DATA_R，存放接受数据流一个时隙的数据；

发送数据寄存器DATA_T，存放发送数据流一个时隙的数据；

以接受模块为主导，使发送模块和接受模块的状态同步，本地和远端的状态同步，4路E1的状态同步。

信道检测由接受模块完成，发送模块配合发送测试码。

接受模块的功能：

检测发送方向、接受方向的信道连通状态、超时状态。

方法：

检测和抽出TS16的信令进行分析。

接受模块检测到本地接受E1的信道状态后，先进行本地配置，然后将检测结果通过TS16发送到对端发送模块知道，使之也进行相应的配置，这样本地接受和远端发送的配置就保持一致了。

本地的发送模块和接受模块的状态并不要求同步，但要求本地收和远端发的状态保持同步。

发送方向TS16传接受方向E1的信道状态（由接受模块检测），接受方向TS16传来本地发送方向E1的信道状态（由对端接受模块检测，对端发送模块发送过来）。

状态转换时钟：

帧头信号，即在一帧结束后下一帧才进入新的状态。

检测态1进入检测态2的条件是：

知道本身E1信道的通断状态时才转化。

一旦发现有连通的E1，则进行状态转换：

连通的信道进入检测态2，断开的信道继续留在检测态1。

检测态2进入初始化状态的条件是：

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；

发送方向：

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）。

接受方向：

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

◆目的：

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：

◆目的：

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。

◆操作：

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。

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。

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：

◆目的：

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。

◆转换条件：

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。

◆操作：

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：

◆目的：

配置可用E1信道，确定系统传输带宽，完成建链；

◆转换条件：

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。

然后可用E1进入初始化状态，超时E1进入检测态3。

发送模块：

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。

◆操作：

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。

接受模块：

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：

◆目的：

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；

◆转换条件：

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。

发送模块：

初始化状态完成配置后，直接在下一帧进入传输状态。

◆操作：

接受模块：

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。

发送模块：

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

本地

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L