应用笔记 3111

DS3144成帧器与DS3154线路接口单元(LIU)的连接


摘要 : DS3144在一块硅片上集成了四个独立的DS3/E3成帧器,包括在四路单独的DS3或E3信道产生帧并对其进行格式化所必需的全部电路。器件中的每一个成帧器都是独立配置,支持具有告警检测与生成功能的M23 DS3、DS3 C位奇偶或G.751帧格式。DS3144可以不使用粘合逻辑与各种LIU、微处理器总线和其他系统元件连接。连接到LIU的数字数据可以是二进制(NRZ)或双极性(POS/NEG)数据,并提供内部B3ZS/HDB3编码器和解码器。DS3154四LIU提供在物理层与DS3、E3或STS-1线路接口的必要功能。每一个LIU有一个独立的接收和发送通道以及一个内置的抖动衰减器。DS3154的每一个端口独立配置。DS3154可以采用硬件配置或CPU总线配置。

本应用笔记也适用于下面的Maxim成帧器和Maxim LIU:

DS3/E3 Framer Description
DS3141 Single-Port Framer
DS3142 Dual-Port Framer
DS3143 Triple-Port Framer
DS3146 6-Port Framer
DS3148 8-Port Framer
DS31412 12-Port Framer
DS3/E3/STS-1 LIU Description
DS3151 Single-Port LIU
DS3152 Dual-Port LIU
DS3153 Triple-Port LIU


DS3144接收成帧器LIU接口引脚

接收正数据输入/接收NRZ数据输入(RPOS/RNRZ):如果MC1寄存器中的BIN = 0,LIU接口处于双极性模式(POS/NEG)。这种模式下,AMI格式的串行数据流随时钟输入成帧器。外部LIU 的RPOS = 1表示线上接收到正脉冲,LIU的RNEG = 1表示线上接收到负脉冲。如果BIN = 1,成帧器处于二进制(NRZ) LIU接口模式。在这种模式下,成帧器在RNRZ引脚随时钟输入二进制格式的串行数据。RNRZ = 1表示数据流中的一个1,RNRZ = 0表示数据流中的一个0。

接收负数据输入/接收线路代码违反输入(RNEG/RLCV):如果MC1寄存器中的BIN = 0,LIU接口处于双极性模式(POS/NEG)。这种模式下,成帧器随时钟输入交替符号反转(AMI)格式的串行数据流。外部LIU的RPOS = 1表示线上接收到正脉冲,LIU上的RNEG = 1表示线上接收到一个负脉冲。如果BIN = 1,成帧器处于二进制(NRZ) LIU接口模式。在这种模式下,成帧器在RNRZ引脚随时钟输入二进制格式的串行数据流,在RLCV引脚输入线路代码违反。

接收时钟输入(RCLK):RCLK用来将数据从RPOS/RNEG (双极性LIU接口模式)或RNRZ (二进制LIU接口模式)送入接收成帧器。如果MC5寄存器中的RCLKI = 0,数据在RCLK的上升沿进入成帧器。如果RCLKI = 1,数据在RCLK的下降沿进入成帧器。从LIU得到的RCLK通常具有±20ppm以内的精确度,但是成帧器也能在RCLK上接收高达52MHz的间隙时钟,比如从那些将DS3和E3映射至SONET/SDH或从中反映射的IC中得到的时钟。

DS3144发送格式化LIU接口引脚

发送正数据输出/发送NRZ数据输出(TPOS/TNRZ):如果MC1寄存器的BIN = 0,LIU接口处于双极性(POS/NEG)模式。在这种模式下,发送格式化器以AMI格式输出串行数据流。TPOS = 1告诉外部LIU要在线上驱动一个正脉冲,TNEG = 1告诉LIU在线上驱动一个负脉冲。如果BIN = 1,LIU接口处于二进制(NRZ)模式。在这种模式下,发送格式化器在TNRZ引脚上以二进制格式输出串行数据流。TNRZ = 1表示数据流中的一个1,TNRZ = 0表示0。

发送负数据输出(TNEG):如果MC1寄存器中的BIN = 0,LIU接口处于双极性(POS/NEG)模式。这种模式下,发送格式化器以AMI格式输出串行数据流。TPOS = 1告诉外部LIU在线上驱动一个正脉冲,TNEG = 1告诉LIU在线上驱动一个负脉冲。如果BIN = 1,LIU接口处于二进制(NRZ)模式。这种模式下,发送格式化器在TNRZ引脚上以二进制格式输出串行数据流,并且TNEG被置低。

发送时钟输出(TCLK):TCLK用于发送成帧器从TPOS/TNEG (双极性LIU接口模式)或TNRZ (二进制LIU接口模式)输出时钟数据。如果MC5寄存器的TCLKI = 0,数据在TCLK的上升沿送出格式化器。如果TCLKI = 1,数据在TCLK下降沿输出。TCLK通常TICLK的缓冲输出(可选择反相)。当线路环回或载荷环回激活时,TCLK是RCLK的缓冲输出(可选择反相)。当TICLK上没有时钟信号并且MC1:LOTCMC=1时,TCLK是RCLK缓冲输出(可选择反相)。

DS3154接收-LIU成帧器接口引脚

接收器正AMI/接收器数据(RPOS/RDAT):当接收器被配置为双极性接口时(RBIN = 0),每次接收到正AMI脉冲RPOS都为高脉冲。当接收器配置为二进制接口时(RBIN = 1),RDAT输出解码二进制数据。RPOS/RDAT在RCLK的下降沿(RCINV = 0)或RCLK的上升沿(RCINV = 1)刷新。

接收器负AMI/线路代码违反(RNEG/RLCV):当接收器被配置为双极性接口时(RBIN = 0),每次接收到负AMI脉冲RNEG都为高脉冲。当接收器配置为二进制接口时(RBIN = 1),RLCV产生高脉冲表示代码违反。RNEG/RLCV在RCLK的下降沿(RCINV = 0)或在RCLK的上升沿(RCINV = 1)刷新。

接收器时钟(RCLK):恢复的时钟在RCLK引脚输出。恢复的数据在RCLK的下降沿(RCINV = 0)或RCLK的上升沿(RCINV = 1)从RPOS/RDAT和RNEG/RLCV引脚输出。信号丢失期间(RLOS = 0),RCLK输出信号从LIU主时钟获得。

DS3154传送-LIU成帧器接口引脚

发送器正AMI/发送器数据(TPOS/TDAT):当发送器配置为双极性接口时(TBIN = 0),TPOS为高时线上发送正脉冲。发送器配置为二进制接口时(TBIN = 1),TDAT上的数据经过B3ZS或HDB3编码后发送。TPOS/TDAT在TCLK的上升沿(TCINV = 0)或TCLK的下降沿(TCINV = 1)采样。

发送器器负AMI (TNEG):当发送器配置为双极性接口时(TBIN = 0),TNEG为高时在线上传送负脉冲。当发送器配置为二进制接口时(TBIN = 1),TNEG被忽略并置高或置低。TNEG在TCLK的上升沿(TCINV = 0)或TCLK的下降沿(TCINV = 1)采样。

发送器时钟(TCLK):DS3 (44.736MHz _20ppm)、E3 (34.368MHz _20ppm)或STS-1 (51.840MHz _20ppm)时钟作用在该信号。要发送的数据在TCLK上升沿(TCINV = 0)或TCLK下降沿(TCINV = 1)从TPOS/TDAT和TNEG引脚移入器件。

接口所需的DS3144与DS3154寄存器:

表1所示为对应于最高级别配置、控制以及包括复位、时钟、引脚控制和线路接口功能在内的每一个成帧器状态的DS3144寄存器。

表1. DS3144线路接口寄存器映射
ADDR. REGISTER BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
01h MC1 LOTCMC ZCSD BIN MECU AECU TUA1 DISABLE RST
02h MC2 OSTCS TCCLK N/A N/A N/A DLB LLB PLB
03h MC3 TDENMS TSOFC TOHENI TOHI TSOFI TICLKI TDATI TDENI
04h MC4 RDENMS ROOFI RLOSI RDATH RSOFI ROCLKI RDATI RDENI
05h MC5 RNEGI RPOSI RCLKI TNEGH TPOSH TNEGI TPOSI TCLKI
06h ISR1 N/A N/A N/A N/A INT4 INT3 INT2 INT1
08h MSR LORC LOTC T3E3 FEAC HDLC BERT COVF N/A
09h MSRL LORCL LOTCL N/A N/A N/A N/A COVFL OSTL
OAh MSRIE LORCIE LOTCIE T3E3IE FEACIE HDLCIE BERTIE COVFIE OSTIE

注:有下划线的位是只读位。标有N/A的位是未定义位。未定义位是为将来功能升级保留的,必须写为逻辑 0并且在读取的时候忽略。

表2所示为DS3144 DS3/E3成帧器寄存器。在此寄存器地址映射中,带下划线的位是只读位。标有N/A的位是未定义位。未定义位是为将来功能升级保留的,必须写为逻辑 0并在读取的时候忽略。

表2中的寄存器对应于最高级配置、控制以及DS3和E3模式下的每一个成帧器的状态。

表2. DS3144 DS3/E3成帧器寄存器映射
ADDR. REGISTER BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
10 T3E3CR1 E3SnC1 E3SnC0 T3IDLE TRAI TAIS TPT CBEN DS3M
11 T3E3CR2 FRESYNC N/A TFEBE AFEBED ECC FECC1 FECC0 E3CVE
12 T3E3EIC MEIMS FBEIC1 FBEIC0 FBEI T3CPBEI T3PBEI EXZI BPVI
18 T3E3SR N/A N/A SEF T3IDLE RAI AIS OOF LOS
19 T3E3SRL COFAL N/A SEFL T3IDLEL RAIL AISL OOFL LOSL
1A T3E3SRIE COFAIE N/A SEFIE T3IDLEIE RAIIE AISIE OOFIE LOSIE
1B T3E3IR RUA1 T3AIC E3Sn N/A EXZL MBEL FBEL ZSCDL
20 BPVCR1 BPV7 BPV6 BPV5 BPV4 BPV3 BPV2 BPV1 BPV0
21 BPVCR2 BPV15 BPV14 BPV13 BPV12 BPV11 BPV10 BPV9 BPV8
22 EXZCR1 EXZ7 EXZ6 EXZ5 EXZ4 EXZ3 EXZ2 EXZ1 EXZ0
23 EXZCR2 EXZ15 EXZ14 EXZ13 EXZ12 EXZ11 EXZ10 EXZ9 EXZ8
24 FECR1 FE7 FE6 FE5 FE4 FE3 FE2 FE1 FE0
25 FECR2 FE15 FE14 FE13 FE12 FE11 FE10 FE9 FE8
26 PCR1 PE7 PE6 PE5 PE4 PE3 PE2 PE1 PE0
27 PCR2 PE15 PE14 PE13 PE12 PE11 PE10 PE9 PE8
28 CPCR1 CPE7 CPE6 CPE5 CPE4 CPE3 CPE2 CPE1 CPE0
29 CPCR2 CPE15 CPE14 CPE13 CPE12 CPE11 CPE10 CPE9 CPE8
2A FEBECR1 FEBE7 FEBE6 FEBE5 FEBE4 FEBE3 FEBE2 FEBE1 FEBE0
2B FEBECR2 FEBE15 FEBE14 FEBE13 FEBE12 FEBE11 FEBE10 FEBE9 FEBE8


DS3154可以工作在硬件模式或者CPU总线模式。

在硬件模式下,将输入引脚置为高或低就可以进行所有配置。所有的状态信息在状态输出引脚得以体现。硬件模式下内部寄存器不可访问。HW引脚被拉高时(HW = 1)器件配置为硬件模式。

在CPU总线模式下,大多数硬件模式下的配置引脚和状态引脚被重新分配成地址、数据和控制线,它们与8位微处理器总线接口。HW引脚置低(HW = 0)时器件配置为CPU总线模式。

除了HW引脚外,硬件模式下的配置引脚和状态引脚在CPU总线模式下都有相应的寄存器位。硬件模式引脚和CPU总线模式寄存器位有相同的名称和功能,不同的是所有寄存器位都是高有效。表3为DS3154的寄存器映射,可以用来与DS3144进行接口连接。

表3. DS3154的寄存器映射
ADDR. REGISTER BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
00h GCR1 E3M STS LLB RLB TDSA TDSB - RST
01h TCR1 - TBIN TCINV TJA TPD TTS TLBO -
02h RCR1 ITU RBIN RCINV RJA RPD RTS RMON RCVUD
03h SR1 - - TDM PRBS - - RLOL RLOS
04h SRL1 - - TDML PRBSL PBERL RCVL RLOLL RLOSL
05h SRIE1 - - TDMIE PRBSIE PBERIE RCVIE RLOLIE RLOSIE
06h RCVL1 RCV[7] RCV[6] RCV[5] RCV[4] RCV[3] RCV[2] RCV[1] RCV[0]
07h RCVH1 RCV[15] RCV[14] RCV[13] RCV[12] RCV[11] RCV[10] RCV[9] RCV[8]
O8h-0Fh TEST - - - - - - - -


在成帧器和LIU之间实现接口

DS3144器件总是开启上电复位功能。复位之后,除了RDATH和TUA1被设置位1外,所有的读/写控制寄存器位都被复位至0。有关器件复位的工作细节可以从DS3144数据资料中获得。器件复位以后,DS3144需要配置为DS3或E3。任何模式下,MC1寄存器中的TUA1位和MC4寄存器中的RDATH位必须清零。复位时这些位被置为1以便在发送LIU接口(TPOS/TNEG)和接收系统接口(RDAT)产生未成帧的全1 (E3 AIS)信号。

复位之后,缺省的DS3144 LIU接口格式为带有B3ZS/HDB3编、解码的双极性(POS/NEG)格式。为了将复位之后的成帧器工作格式改为不带B3ZS/HDB3编、解码的二进制(NRZ)格式(编、解码在成帧器中关闭,但在LIU中应开启),MC1寄存器中的BIN位需要设置为1。

成帧器接口格式与DS3154 B3ZS/HDB3解码器

数据可以以二进制或双极性格式输出。为了选择双极性接口格式,RBIN引脚需要在硬件模式下置低。在CPU总线模式下,RBIN配置位需要清零。

在双极性格式下,B3ZS/HDB3解码器被关闭,恢复的数据经过缓存在RPOS和RNEG输出。RPOS = 1时表示接收到正极性脉冲,RNEG = 1时表示接收到负极性脉冲。

在双极性接口格式下,接收器简单的让接收数据通过而不进行BPV或EXZ检查。为了选择二进制接口格式,RBIN引脚应该在硬件模式下置高。在CPU总线模式下,RBIN配置位需置1。

在二进制格式下,B3ZS/HBD3解码器开启,对恢复数据进行解码,并在RDAT引脚以二进制数输出。RLCV引脚可以标记出代码违反。

为了支持与各种相邻元件的接口,RCLK的极性可以反转。通常,数据在RCLK的下降沿从RPOS/RDAT和RNEG/RLCV引脚输出。为了在RCLK的上升沿从这些引脚输出数据,RCINV引脚需要在硬件模式下置高,或者在CPU总线模式下将RCINV配置位设置为1。

RCLK、RPOS/RDAT和RNEG/RLCV引脚具有三态模式,支持保护开关和冗余LIU应用。这种三态性能支持两个或更多个LIU线或在一起,由系统处理器选择其中一个为有效工作。为了使RCLK、RPOS/RDAT和RNEG/RLCV成为三态,将RTS引脚置高或RTS配置位置1。图1所示为Maxim成帧器DS3144与Maxim LIU DS3154的功能框图。

图1. 成帧器和LIU的功能框图
图1. 成帧器和LIU的功能框图

总结

关于设计成帧器和LIU之间硬件接口的更多帮助信息,请参考DS3144DK数据资料

关于Maxim成帧器和LIU之间与/或接口连接工作情况的更多问题请联系Maxim电信应用支持小组。
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