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MT9172

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MT9172及其在基帶調(diào)制解調(diào)器中的應(yīng)用

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  MT9172是Zarlink半導(dǎo)體公司采用其專利制造技術(shù)ISO2 CMOS工藝生產(chǎn)的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)接口電路(簡(jiǎn)稱DNIC),可以在一對(duì)線上以80Kbit/s或160Kbit/s的最高速率全雙工傳輸數(shù)據(jù),線路傳輸碼型為二相差分碼,具有定時(shí)信息豐富、便于不停業(yè)務(wù)的誤碼測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。該芯片支持ISDN的2B+D數(shù)據(jù)格式,可以用于窄帶ISDN中,作為網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備(NT1)的用戶線接口;也可以應(yīng)用于需要在兩根線上高速傳輸數(shù)據(jù)的其他各種場(chǎng)合。采用MT9172可以實(shí)現(xiàn)兼?zhèn)湔Z(yǔ)音和數(shù)字功能的智能電話設(shè)備,也可以用較低的價(jià)格完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的連接;而且,由于其數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍,這種芯片還能被設(shè)計(jì)成高速的數(shù)據(jù)基帶調(diào)制解調(diào)器。

  MT9172的基本性能特點(diǎn)

  1.采用自適應(yīng)回波抵消技術(shù),在單對(duì)線上實(shí)現(xiàn)全雙工數(shù)字傳輸。

  2.線路傳輸速率可選:80Kbit/s或160kbit/s;最大傳輸距離可達(dá)4公里(對(duì)于普通雙絞線而言)。

  3.系統(tǒng)側(cè)采用ST-BUS,兼容ISDN的2B+D數(shù)據(jù)格式。

  4.具備幀同步和時(shí)鐘提取能力。

  5.作為modem時(shí),透明傳輸數(shù)據(jù)。

  6.采用+5V的
單電源供電,功耗很低(典型值約為50mW)。

  芯片封裝形式及引腳功能描述

  MT9172有DIP、PLCC和SSOP等三種封裝形式,下面以22腳的雙列直插式封裝(DIP)為例,介紹其引腳功能。

  MT9172的結(jié)構(gòu)與工作原理

  MT9172芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,它主要包括發(fā)送接口、接收接口、線路接口(LIN、LOUT)、回波抵消器、擾碼/解擾碼器、二相差分編碼/解碼器、收發(fā)時(shí)序與控制電路以及時(shí)鐘鎖相環(huán)路等幾部分電路。發(fā)送和接收接口又都包含一個(gè)數(shù)據(jù)/語(yǔ)音接口(DSTi/Di、DSTo/Do,簡(jiǎn)稱DV口)和一個(gè)控制/數(shù)據(jù)接口(CDSTi/CDi、CDSTo/CDo,簡(jiǎn)稱CD口),DV口用于傳送語(yǔ)音編碼或其它用戶數(shù)據(jù)信息,CD口用于傳送各種控制信息和低速數(shù)據(jù)。

  MT9172有多種工作方式,可以通過(guò)方式選擇端MS0~MS2進(jìn)行設(shè)定。"MODEM"和"數(shù)字網(wǎng)絡(luò)"(以下簡(jiǎn)稱"DN")是兩種主要的工作方式。在DN方式下,線路輸出ISDN的2B+D數(shù)據(jù),此時(shí),DV口和CD口是標(biāo)準(zhǔn)的ST-BUS;而在MODEM方式下,DV口和CD口是透明的串行數(shù)據(jù)流。另外,其工作方式還有主/從以及單/雙口之分。主方芯片的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和幀同步時(shí)鐘由外部高穩(wěn)定度的時(shí)鐘源提供,而從方則直接從線路上提取。在一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸鏈上,必須一端工作在主方式,而另一端工作在從方式。雙口工作時(shí),DV口和CD口都有效;而單口工作時(shí),所有的信息都通過(guò)DV口傳遞,CD口無(wú)效。

  下面分別介紹DN和MODEM方式下的工作原理,以及DV口和CD口的功能。

  1.DN方式

  在DN方式下,MT9172從DV口和CD 口以 2.048Mbit/s的速率接受ST-BUS數(shù)據(jù)流(包括承載信道B1和B2、控制信道C以及低速數(shù)據(jù)信道的信息),并以串行方式發(fā)往線路。發(fā)往線路的信息包括B信道數(shù)據(jù)、D信道的D0位(80Kbit/s時(shí))或D0與D1位(160Kbit/s時(shí))以及C信道的一位輔助位(HK)和同步位(SYNC),同步位以1、0交替的方式區(qū)分不同的幀,用于遠(yuǎn)端提取幀定位信息。為了避免偽同步的發(fā)生,首先通過(guò)一個(gè)預(yù)擾碼器,將數(shù)據(jù)按照一個(gè)與同步位相關(guān)的預(yù)定多項(xiàng)式擾亂。而且,采用一個(gè)主方和從方算法不同的擾碼器,使該算法滿足接收的近端和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)流之間有正交關(guān)系,從而保證回波抵消器正確行使功能,以提高全雙工數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。擾碼后的NRZ數(shù)據(jù)分別經(jīng)過(guò)差分編碼和二相編碼,由帶通濾波器濾波后,從LOUT端子發(fā)往線路。二相差分編碼信號(hào)的離散性和衰耗很小,可以縮短線路的響應(yīng)時(shí)間,減小符號(hào)間的串?dāng)_,并且有助于接收端的時(shí)鐘提取。

  LIN端的接收信號(hào)是多個(gè)信號(hào)的疊加,既包括收自遠(yuǎn)端的有用信號(hào),也包括發(fā)送信號(hào)、各種反射信號(hào)和近端信號(hào)的延遲等不希望有的信號(hào)。接收信號(hào)首先通過(guò)一個(gè)由求和放大器和低通濾波器組成的前置抵消器,對(duì)近端信號(hào)部分消除(這一功能也可以通過(guò)將"Precan"腳置高電平而禁用)。經(jīng)過(guò)前置抵消的接收信號(hào)與來(lái)自回波抵消器的回波估算值相減,兩者的差值分成兩路輸出:一路作為誤差信號(hào)輸入到回波抵消器,在回波抵消器內(nèi)部,根據(jù)誤差信號(hào)的符號(hào),回波估算值相應(yīng)地增加或減小,而新的估算值又存儲(chǔ)回RAM中;另一路經(jīng)過(guò)比較器整形后送到二相接收器進(jìn)行譯碼,然后送到解擾器和解預(yù)擾器,按照原來(lái)的變換多項(xiàng)式進(jìn)行反變換,得到原始的數(shù)據(jù)并從中提取同步位,由接收接口進(jìn)行信道分離,按照不同信道的時(shí)序?qū)⑾鄳?yīng)數(shù)據(jù)輸出到合適的端口上。

2.modem方式

  在調(diào)制解調(diào)器方式下,必須用雙口工作,D信道和兩個(gè)B信道都不再存在,線路口仍為80Kbit/s或160Kbit/s,但沒有了同步位開銷,只有透明數(shù)據(jù)傳輸。DV口可以傳輸所有數(shù)據(jù),而CD口只能運(yùn)載C信道數(shù)據(jù),發(fā)送和接收數(shù)據(jù)分別與TCK和 RCK時(shí)鐘同步,CLD信號(hào)變低時(shí),表明CD口的數(shù)據(jù)有效。它只用于裝載或鎖定C信道的輸入和輸出,而與DV口的數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。

  3.DV口和CD口的工作時(shí)序

  在DN方式下,DV口以2.048Mbit/s的ST-BUS幀結(jié)構(gòu)工作,每幀32個(gè)時(shí)隙,每時(shí)隙8位(高位在前)。如果是雙口方式,B1、B2信道由DV口傳輸,而C、D信道通過(guò)CD口傳輸。當(dāng)以80Kbit/s工作時(shí),只采用DV口32個(gè)可用時(shí)隙中的時(shí)隙0來(lái)傳輸B1信道;160Kbit/s 時(shí),除了占用時(shí)隙0外,還占用時(shí)隙16,分別承載B1和B2信道。

  CD口包含C信道和D信道,C信道用于芯片和系統(tǒng)間傳遞控制信息與狀態(tài)信息;D信道用于在線路和系統(tǒng)間收發(fā)信令和低速數(shù)據(jù),D信道只在DN方式下有效,其速率可選(8、16或64Kbit/s),由控制寄存器的"DINB"位控制。CD口的數(shù)據(jù)時(shí)序關(guān)系。

  而單口工作時(shí),B1、B2、C和D信道都通過(guò)DV口傳輸,CD口禁用。D信道一般在時(shí)隙0傳
輸,C、B1和B2信道分別占用時(shí)隙1、時(shí)隙2和時(shí)隙3。速率為80Kbit/s時(shí),則B2不存在。
    發(fā)往線路的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖,在速率為80Kbit/s時(shí),自然沒有B2信道,也不傳遞"HK"和"D1"位。

  用MT9172實(shí)現(xiàn)的基帶數(shù)據(jù)MODEM

  利用MT9172芯片設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器,必須正確設(shè)定工作方式。圖7是一個(gè)實(shí)用的基帶數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器硬件連接框圖。該MODEM工作在雙口方式,方式控制端MS2通過(guò)開關(guān)K與地或+5V連接。當(dāng)MS2接地時(shí),MT9172工作在主方式;MS2接+5V時(shí),MT9172工作在從方式。主方式工作時(shí), 10.24MHz時(shí)鐘應(yīng)由外部的數(shù)字鎖相環(huán)路提供高穩(wěn)定度的時(shí)鐘,而從方式時(shí),可在OSC1、OSC2端直接連接10.24MHz晶體。

  工作時(shí),需要對(duì)MT9172進(jìn)行初始化操作。由單片機(jī)通過(guò)MT9172的CD口往控制寄存器寫入"00000000"或"00010000"即可。當(dāng)控制字為全零時(shí),選擇數(shù)據(jù)傳輸速率為80Kbit/s(其中,64Kbit/s用于傳輸數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE的數(shù)據(jù)),預(yù)擾碼/解擾器被屏蔽;當(dāng)控制字為"00010000"時(shí),數(shù)據(jù)傳輸速率為160Kbit/s (其中,128Kbit/s用于傳輸DTE數(shù)據(jù))。



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