2.2.2. Функциональная схема как совокупность подсистем.

При анализе функциональной схемы нашего устройства (смотри чертеж ПГТУ.123456.003.Э3), можно выделить элементы с одинаковыми функциональными возможностями. Выделим эти элементы в подсистемы и рассмотрим коммутатор как совокупность таких подсистем.

В первую очередь можно выделить подсистему приема и передачи информации, которая отвечает за прием и передачу поступающих на кросс - коммутатор сигналов. К данной подсистеме можно отнести следующие функциональные элементы: интерфейсы Е1 PM4314, преобразователь уровнейMAX3223CAP, сигнальный микроконтроллер AT89C5124JC.

Действительно, интерфейс Е1 PM4314 осуществляет прием потоков Е1, преобразует линейный код HDB – 3/AMI в NRZ код и посылает его на обработку. С другой стороны он принимает уже обработанный сигнал, преобразует его в линейный код и отсылает в линию связи. Сигнальный микроконтроллер AT89C5124JC. занимается только лишь тем, что обменивается данными с внешним устройством, которое входит в состав сигнального оборудование. На микроконтроллер поступают данные от ПЛИС, касающиеся работы DSP процессора и интерфейсов Е1. Микроконтроллер их обрабатывает и отправляет по отдельной последовательной линии.

Далее, можно выделить подсистему преобразования сигналов. Она отвечает за преобразование логических уровней устройств, с целью обеспечения возможности обмена данными между этими устройствами. Сюда можно отнести следующие элементы: преобразователь логических уровней из TTL в LVTTL SN74CBTD3384, буферный усилитель КР1533АП5, а также преобразователь уровней MAX3223CAP.

Данная подсистема имеет важное значение в работе всего устройства. Чем быстрее будут работать данные преобразователи, тем меньше будет задержка сигнала. Но это главное. Главное, данные преобразователи должны точно выставлять то напряжение, которое от них требуется. Приведем пример: если вдруг один из таких преобразователей перестанет уменьшать напряжение с +5В до +3.3В, то сгорят подключаемые к этому преобразователю выводы DSP процессора. Это полностью остановит весь процесс коммутации, так как поток данных от интерфейса Е1 поступать больше не будет, а данную неисправность, в лучшем случае, придется исправлять заменой как преобразователя, так и DSP процессора.

Итак, SN74CBTD3384 принимает сигналы от устройств с логическими уровнями TTL и преобразует их в уровни LVTTL, для устройств которые работают с ними. Обратное преобразование данное устройство не выполняет, то есть при поступлении на вход сигнала уровня LVTTL на выходе уровень сигнала останется прежним. Стоит отметить, что входы преобразователя могут работать как выходы и, наоборот, то есть преобразования могут осуществляться в обоих направлениях. Буферный усилитель КР1533АП5 выполняет функцию обеспечения выходных линий необходимым током, то есть при поступлении на вход слабого сигнала, повторитель на выходе выдаст усиленный по току сигнал. Далее, преобразователь уровней MAX3223CAP. Он осуществляет прием сигнала от персонального компьютера, преобразует логические уровни и посылает видоизмененный сигнал на обработку. Все то же самое происходит и при передачи данных от кросс – коммутатора к персональному компьютеру.

В качестве следующей подсистемы кросс – коммутатора можно выделить подсистему обработки и хранения информации. Данная подсистема осуществляет сбор сигналов от подсистем приема/ передачи информации и преобразования сигналов, производит обработку полученной информации и распределяет ее по своему усмотрению. При необходимости она , кроме этого, реализует и функции хранения каких – либо данных. Под обработкой следует понимать выполнение алгоритмов, заложенных в устройства, входящих в данную подсистему. Вообще, следовало бы рассматривать данную подсистему как четыре отдельных подсистемы, а именно, сбора, обработки, распределения и хранения информации. Но так как эта подсистема включает в себя устройства, функциональные возможности которых очень велики, то делать это применительно к данному изделию не целесообразно, тем более, что сбор и распределение информации осуществляется не с каких – либо внешних устройств, а с подсистем, входящих в структуру кросс - коммутатора. Сюда отнесем три элемента: DSP процессор TMS320VC5421, ПЛИС EPM7128SVLC и память AT29VL256.

DSP процессор TMS321VC5421, он же узел коммутации, является центральным звеном устройства, так как осуществляет главную задачу, а именно, реализует алгоритм кросс - коммутации ОЦК каналов 6-ти потоков Е1. Процессор принимает данные и сопровождающую их тактовую частоту от линейных интерфейсов Е1. Далее, поместив эти данные во внутреннее ОЗУ, процессор начинает реализовывать, заложенный в него, алгоритм коммутации и организации конференц – связи. После обработки он посылает их обратно на интерфейс Е1. Параллельно с этим процессор осуществляет при помощи ПЛИС опрос интерфейса Е1, с целью получения от него отчета о проделанной им работе, а также формирует свой собственный отчет, который при помощи своих универсальных входов – выходов, посылает на обработку ПЛИС. Помимо этого DSP постоянно готов начать обмен данными с персональным компьютером через универсальный асинхронный приемопередатчик.

ПЛИС EPM7128SVLC, она же устройство управления, является неким функциональным расширением DSP процессора. У данной ИС имеется около 60 выводов, которые можно использовать и как входы, и как выходы. У DSP такого количества свободных портов нет, поэтому процессор посылает данные ПЛИС по нескольким линиям в последовательном виде. ПЛИС эти сигналы преобразует и выставляет на своих портах. Таким образом, каждому нуждающемуся в управлении устройству платы кросс - коммутатора, можно выделить один или несколько управляющих сигналов. Итак, ПЛИС посылает сигнальному микроконтроллеру отчет от DSP процессора, посылает сигналы на светодиоды, которые визуально отображают процессы, протекающие на плате. ПЛИС участвует в организации обмена данными DSP и персонального компьютера и в организации обмена данными между DSP, интерфейсом Е1 и Flash - памятью. Также она в состоянии вызывать аппаратное прерывание DSP процессора или производить его сброс.

Память AT29VL256 необходима только лишь для того, чтобы хранить программу, реализующую алгоритм коммутации и алгоритм организации конференц – связи. При первом запуске системы данная программа будет записана в ОЗУDSPпроцессора, а оттуда в память. При сбросе процессора, программа вDSPбудет загружаться уже из памяти.

К вышеперечисленным подсистемам можно добавить еще три: подсистему питания, подсистему формирования тактовых импульсов и подсистему визуального оповещения.

О подсистеме питания будет подробно написано в разделе – расчет вторичного источника питания. Скажем лишь, что она состоит из вторичного источника питания, в который, в свою очередь, входит преобразователь постоянного напряжения EA7.5-31, линейные регуляторы напряженияLT1117-3.3 иLT1117-1.8, схема плавного пуска напряжения и фильтры.

В подсистему формирования тактовых импульсов входят два генератора EPSONSG-8002 и HOSONIC HO - 25C. Первый генерирует эталонную частоту 49.152 МГц интерфейсу Е1, второй генерирует частоту, необходимую для работы DSP процессора, в нашем случае 20МГц.

Подсистема визуального оповещения также является достаточно полезной в организации коммутатора. Особенно средства, входящие в данную подсистему, полезны при отладке алгоритмов программ и при устранении аварийных ситуаций. В данную подсистему, как не трудно догадаться, входят светодиоды платы кросс - коммутатора.