MCS-51系列單片機在SDH系統(tǒng)中的應用

同步數(shù)字序列SDH(Synchronous Digital Hierarchy)是一種全新的傳輸網(wǎng)體制，自從90年代初出現(xiàn)以來，SDH以其各方面的優(yōu)越性迅速成為通信網(wǎng)絡的骨干網(wǎng)絡。目前世界各國大多以SDH作為通信的骨干網(wǎng)絡。在我國，干線網(wǎng)絡也基本采用了SDH網(wǎng)絡。

SDH系統(tǒng)與原有PDH(Plesinchronous Digital Hiearchy)系統(tǒng)相比，最突出的優(yōu)點就是具有強大的網(wǎng)絡管理能力。在SDH的幀結(jié)構(gòu)的各個層次中，都提供了豐富的開銷字節(jié)，以實現(xiàn)對不同層次信號的全面管理。

1. SDH系統(tǒng)介紹

清華大學電子工程系自主開發(fā)了SDH大規(guī)模專用集成電路套片，它包括高階復用芯片MXH0155-2，實現(xiàn)從VC4信號到STM-1(Synchronous Transfer Module)信號的映射和解映射功能;低階映射芯片MXL021E1-3，實現(xiàn)21個2.048M的E1信號到VC4信號的映射和解映射?；谶@兩個芯片，可以實現(xiàn)一個基于雙向SDH環(huán)路的ADM(ADD/DROP Multiplexer)站點，實現(xiàn)從STM-1信號中任意分插多個E1信號的功能。

ADM系統(tǒng)以兩片MXH0155-2和一片MXL021E1-3為核心芯片，包括光收發(fā)模塊，155M時鐘恢復和綜合電路，E1信號接口處理，微處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊如圖1所示。

在圖1中，兩個方向的高階復用器分別由兩片MXH0155-2實現(xiàn)，兩個方向的數(shù)字交叉連接和映射處理器由一片MXL021E1-3實現(xiàn)，中間的接口連接和多路選擇由一片F(xiàn)PGA實現(xiàn)。

此ADM系統(tǒng)中，兩片MXH0155-2和一片MXL021E1-3都提供了微處理器接口實現(xiàn)對芯片的配置、管理和監(jiān)控，需要具有16位地址的8位微處理器。MXH0155-2工作幀頻為8KHz，微處理器系統(tǒng)需要以8KHz時鐘頻率對其進行一系列管理工作，而MXL021E1-3的工作幀頻為2KHz，需要以2KHz的時鐘頻率進行管理。MXL021E1-3還可以實現(xiàn)21個E1信號的分插功能，因此在2KHz的時鐘頻率內(nèi)需要處理兩個方向21路信號的管理和監(jiān)控。同時，此管理系統(tǒng)通過串口實現(xiàn)與計算機的通信，可以通過計算機實現(xiàn)對此ADM系統(tǒng)的配置和管理。

2 MCS-51系列DS80C320介紹

單片微型計算機已經(jīng)被應用到國民生產(chǎn)中的許多方面，例如工業(yè)控制、日用家電等等。近年來，隨著單片機檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應用也越來越廣泛，功能越來越強大，甚至可以實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)的管理和控制。

按照以上要求，微處理器需要兩個定時中斷、一個RS232串口，同時由于需要進行監(jiān)控的內(nèi)容較多，需要一個高速微處理器，我們選用了Dallas公司的DS80C320做為處理器來實現(xiàn)對此ADM系統(tǒng)的管理。

Dallas公司的80C320單片機與MCS-51的80C32系列單片機兼容，其突出特點是它的高速性能。外部振蕩器可以達到33MHz，一個指令周期僅由四個振蕩周期組成，因此其最高指令周期可以達到33/4=8.25Mbps。

3 微處理器系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)

此微處理器的硬件系統(tǒng)非常簡單，是單片機的最小系統(tǒng)，以DS80C320為核心，加上外部程序存儲器(EPROM27512)、數(shù)據(jù)存儲器(雙口RAM)、地址鎖存器(74LS373)、3-8譯碼器(74LS138)和RS232電平轉(zhuǎn)換(MAX233)構(gòu)成。此微處理器系統(tǒng)作為ADM系統(tǒng)的一部分嵌入到系統(tǒng)中，實現(xiàn)的功能包括對三片大規(guī)模集成電路的管理，與計算機的通信和數(shù)據(jù)采集工作。

由于當DS80C320工作到33MHz時鐘頻率時，對外圍器件要求較高，例如EPROM要求達到55ns，地址鎖存等也需要采用高速F系列的74F373等。因此選用了24.576MHz的振蕩器作為外部振蕩器，此時可以采用常用外圍器件，同時可以實現(xiàn)8KHz和2KHz中斷的嚴格定時，而且經(jīng)仿真和實驗證明可以保證足夠的處理時間要求。