アプリケーションノート 3111

DS3144フレーマとDS3154ラインインタフェースユニット(LIU)とのインタフェース


要約: DS3144は、単一チップに4個の独立したDS3/E3フレーマを持ち、4個の独立したDS3またはE3チャネルのフレーム構成とフォーマットに必要な回路をすべて内蔵しています。このデバイスの各フレーマは、該当するすべてのアラーム検出および生成とともに、M23 DS3、DS3 Cビットパリティ、またはG.751フレームフォーマットをサポートするように個別に設定可能です。DS3144は、さまざまなラインインタフェースユニット(LIU)、マイクロプロセッサバス、およびその他のシステム要素に、グルーロジックなしで接続されます。LIUとのディジタルデータインタフェースは、バイナリ(NRZ)またはバイポーラ(POS/NEG)のいずれでも可能であり、B3ZS/HDB3の内部エンコーダ/デコーダを備えています。DS3154クワッドLIUは、DS3、E3、またはSTS-1ラインとの、物理層でのインタフェース接続に必要な機能を遂行します。各LIUは、独立した受信と送信の経路を備え、ジッタ減衰器を内蔵しています。DS3154の各ポートは、個別に設定可能です。DS3154には、ハードウェアとCPUバス設定の両方のオプションがあります。

このアプリケーションノートは、以下のマキシムのフレーマおよびマキシムのLIUにも適用されます。

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受信フレーマのLIUインタフェースピン

正データ受信入力/NRZデータ受信入力(RPOS/RNRZ):MC1レジスタでBIN = 0の場合、LIUインタフェースは、バイポーラ(POS/NEG)モードです。このモードでは、フレーマは、AMIフォーマットでシリアルデータストリームを同期入力します。外部LIUのRPOS = 1は、ライン上で正のパルスが受信されたことを示し、LIUのRNEG = 1は、ライン上で負のパルスが受信されたことを示します。BIN = 1の場合、フレーマは、バイナリ(NRZ) LIUインタフェースモードです。このモードでは、フレーマは、RNRZピン上でバイナリフォーマットでシリアルデータストリームを同期入力します。RNRZ = 1は、データストリームの1を示し、RNRZ = 0は、データストリームの0を示します。

負データ受信入力/ラインコード違反受信入力(RNEG/RLCV):MC1レジスタでBIN = 0の場合、LIUインタフェースは、バイポーラ(POS/NEG)モードです。このモードでは、フレーマは、AMI (Alternate-Mark Inversion)フォーマットで、シリアルデータストリームを同期入力します。外部LIUのRPOS = 1は、ライン上で正のパルスが受信されたことを示し、外部LIUのRNEG = 1は、ライン上で負のパルスが受信されたことを示します。BIN = 1の場合、フレーマは、バイナリ(NRZ) LIUインタフェースモードです。このモードでは、フレーマは、RNRZピン上ではバイナリフォーマットでシリアルデータストリームを、またRLCVピン上ではラインコード違反を同期入力します。

受信クロック入力(RCLK):RCLKは、RPOS/RNEG (バイポーラLIUインタフェースモード)またはRNRZ (バイナリLIUインタフェースモード)で、受信フレーマにデータを同期入力するために使用します。MC5レジスタでRCLKI = 0の場合、データは、RCLKの立上りエッジでフレーマに同期して入力されます。RCLKI = 1の場合、データはRCLKの立下りエッジに同期して入力されます。RCLKは、LIUがソースの場合、通常±20ppm以内の精度ですが、フレーマは、RCLK (DS3/E3とSONET/SDHとの間でマッピング/デマッピングを行うICを一般的にソースとするRCLK)上のクロックギャップを最大52MHzまで許容することもできます。

DS3144送信フォーマッタのLIUインタフェースピン

正データ送信出力/NRZデータ送信出力(TPOS/TNRZ):MC1レジスタでBIN = 0の場合、LIUインタフェースは、バイポーラ(POS/NEG)モードです。このモードでは、送信フォーマッタは、AMIフォーマットでシリアルデータストリームを出力します。TPOS = 1は、ライン上で正のパルスを駆動するよう外部LIUに伝え、TNEG = 1は、ライン上で負のパルスを駆動するよう外部LIUに伝えます。BIN = 1の場合、LIUインタフェースは、バイナリ(NRZ)モードです。このモードでは、送信フォーマッタは、TNRZピン上でバイナリフォーマットでシリアルデータストリームを出力します。TNRZ = 1は、データストリームの1を示し、TNRZ = 0は、0を示します。

負データ送信出力(TNEG):MC1レジスタでBIN = 0の場合、LIUインタフェースは、バイポーラ(POS/NEG)モードです。このモードでは、送信フォーマッタは、AMIフォーマットでシリアルデータストリームを出力します。TPOS = 1は、ライン上で正のパルスを駆動するよう外部LIUに伝え、TNEG = 1は、ライン上で負のパルスを駆動するよう外部LIUに伝えます。BIN = 1の場合、LIUインタフェースは、バイナリ(NRZ)モードです。このモードでは、送信フォーマッタは、TNRZピン上でバイナリフォーマットでシリアルデータストリームを出力し、TNEGはローレベルに駆動されます。

送信クロック出力(TCLK):TCLKは、TPOS/TNEG (バイポーラLIUインタフェースモード)またはTNRZ (バイナリLIUインタフェースモード)で、送信フォーマッタからデータを同期出力するために使用します。MC5レジスタでTCLKI = 0の場合、データは、TCLKの立上りエッジに同期してフォーマッタから出力されます。TCLKI = 1の場合、データは、TCLKの立下りエッジに同期して出力されます。TCLKは通常、TICLKをバッファリングしたものであり、必要に応じて反転されます。ラインループバックまたはペイロードループバックのいずれかがアクティブな場合、TCLKは、RCLKをバッファリングしたもので、必要に応じて反転されます。クロックがTICLKおよびMC1:LOTCMC = 1に存在しない場合、TCLKは、RCLKをバッファリングしたものとなり、必要に応じて反転されます。

DS3154受信LIUのフレーマインタフェースピン

レシーバ正AMI/レシーバデータ(RPOS/RDAT):レシーバがバイポーラインタフェース用に設定されている場合(RBIN = 0)、RPOSが、受信した正AMIパルスごとにハイのパルスを出力します。レシーバがバイナリインタフェース用に設定されている場合(RBIN = 1)、RDATは復号されたバイナリデータを出力します。RPOS/RDATは、RCLKの立下りエッジ(RCINV = 0)またはRCLKの立上りエッジ(RCINV = 1)のいずれかで更新されます。

レシーバ負AMI/ラインコード違反(RNEG/RLCV):レシーバがバイポーラインタフェース用に設定されている場合(RBIN = 0)、RNEGが、受信した負AMIパルスごとにハイのパルスを出力します。レシーバがバイナリインタフェース用に設定されている場合(RBIN = 1)、RLCVがハイのパルスを出力してコード違反のフラグを立てます。RNEG/RLCVは、RCLKの立下りエッジ(RCINV = 0)またはRCLKの立上りエッジ(RCINV = 1)のいずれかで更新されます。

レシーバクロック(RCLK):復元されたクロックは、RCLKピン上の出力となります。復元されたデータは、RCLKの立下りエッジ(RCINV = 0)またはRCLKの立上りエッジ(RCINV = 1)における、RPOS/RDATおよびRNEG/RLCVピン上の出力となります。信号の消失時(RLOS = 0)、RCLK出力信号は、LIUのマスタクロックから生成されます。

DS3154送信LIUのフレーマインタフェースピン

トランスミッタ正AMI/トランスミッタデータ(TPOS/TDAT):トランスミッタがバイポーラインタフェース用に設定されている場合(TBIN = 0)、TPOSがハイのときに正のパルスがライン上に送信されます。トランスミッタがバイナリインタフェース用に設定されている場合(TBIN = 1)、TDAT上のデータが、B3ZSまたはHDB3の符号化の後に送信されます。TPOS/TDATは、TCLKの立上りエッジ(TCINV = 0)またはTCLKの立下りエッジ(TCINV = 1)のいずれかでサンプリングされます。

トランスミッタ負AMI (TNEG):トランスミッタがバイポーラインタフェース用に設定されている場合(TBIN = 0)、TNEGがハイのときに負のパルスがライン上に送信されます。トランスミッタがバイナリインタフェース用に設定されている場合(TBIN = 1)、TNEGは、無視されてハイまたはローのいずれかに接続される必要があります。TNEGは、TCLKの立上りエッジ(TCINV = 0)またはTCLKの立下りエッジ(TCINV = 1)のいずれかで、サンプリングされます。

トランスミッタクロック(TCLK):DS3 (44.736MHz_20ppm)、E3 (34.368MHz_20ppm)、またはSTS-1 (51.840MHz_20ppm)クロックは、この信号ピンに印加する必要があります。送信されるデータは、TCLKの立上りエッジ(TCINV = 0)またはTCLKの立下りエッジ(TCINV = 1)のいずれかに同期してデバイスのTPOS/TDATおよびTNEG端に入力されます。

インタフェースに必要なDS3144およびDS3154のレジスタ

表1は、トップレベルの設定、制御、および各フレーマのステータスに対応したDS3144レジスタを示しています。これには、リセット、クロック、ピン制御、ラインインタフェースの各機能が含まれます。

表1. DS3144のラインインタフェースのレジスタマップ
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:下線が引かれたビットは読み出し専用ビットです。N/Aと表示されたビットは未定義のビットです。未定義ビットは今後の拡張用に予約されたビットであり、常に論理0が書き込まれ、読出し時には無視される必要があります。

表2は、DS3144 DS3/E3フレーマのレジスタを示しています。このレジスタマップでは、下線が引かれたビットは読み出し専用ビットです。N/Aと表示されたビットは未定義のビットです。未定義ビットは今後の拡張用に予約されたビットであり、常に論理0が書き込まれ、読み出し時には無視される必要があります。

表2に記載のレジスタは、DS3およびE3モード上の各フレーマについて、トップレベルの設定、制御、およびステータスに対応しています。

表2. DS3144のDS3/E3フレーマのレジスタマップ
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は、ハードウェアモードでも、CPUバスモードでも動作可能です。

ハードウェアモードでの設定は、入力ピンをハイにプルアップするか、ローにプルダウンするだけです。ステータス情報はすべて、ステータス出力ピンで通知されます。ハードウェアモードでは、内部レジスタにはアクセスできません。HWピンをハイに接続すると(HW = 1)、デバイスはハードウェアモードに設定されます。

CPUバスモードでは、ハードウェアモードで使用する設定ピンとステータスピンのほとんどが、アドレス、データ、および制御ラインになるように再割り当てされ、8ビットのマイクロプロセッサバスにインタフェース接続されます。HWピンをローに接続すると(HW = 0)、デバイスはCPUバスモードに設定されます。

HWピンの例外として、ハードウェアモードで利用可能な設定ピンとステータスピンは、CPUバスモードにおけるレジスタビットに対応します。ハードウェアモードのピンとCPUバスモードのレジスタビットは名前と機能が同一です(ただし、レジスタビットはすべてアクティブハイです)。表3は、DS3154のレジスタマップを示しています。これは、DS3144とのインタフェース接続に使用することができます。

表3. DS3154のレジスタマップ
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 - - - - - - - -


フレーマとLIU間のインタフェースの実装

DS3144デバイスは、常にパワーオンリセットされます。リセットすると、読み出し/書き込み制御レジスタビットは、すべて0にリセットされます。ただしRDATHとTUA1は例外で、1にセットされます。このデバイスのリセット動作の詳細については、DS3144のデータシートに記載されています。DS3144は、デバイスのリセット後、DS3またはE3のいずれかに設定する必要があります。すべてのモードにおいて、MC1レジスタのTUA1ビットとMC4レジスタのRDATHビットをクリアする必要があります。この2つのビットはリセット時に1にセットされ、送信LIUインタフェース(TPOS/TNEG)と受信システムインタフェース(RDAT)の両方で、フレームなしのオール1 (E3 AIS)信号を生成します。

リセット後の、DS3144のLIUインタフェースフォーマットのデフォルト設定は、バイポーラ(POS/NEG)であり、B3ZS/HDB3の符号化と復号化が有効になります。リセット後のフレーマ動作をバイナリ(NRZ)フォーマットに変更してB3ZS/HDB3の符号化と復号化を無効にするには(フレーマで無効にしてもLIUでは有効にする必要があります)、MC1レジスタのBINビットを1に設定する必要があります。

フレーマのインタフェースフォーマットとDS3154用のB3ZS/HDB3デコーダ

データは、バイナリまたはバイポーラのいずれかのフォーマットで出力することができます。バイポーラインタフェースフォーマットを選択するには、ハードウェアモードでRBINピンをローにする必要があります。またCPUバスモードでは、RBIN設定ビットをクリアする必要があります。

バイポーラフォーマットでは、B3ZS/HDB3デコーダは無効にされ、復元されたデータは、バッファリングされて、RPOSとRNEGに出力されます。正極性パルスの受信は、RPOS = 1で示され、負極性パルスの受信は、RNEG = 1で示されます。

バイポーラインタフェースフォーマットでは、レシーバは、ただ受信したデータを渡すだけで、BPVやEXZの発生についてデータをチェックしません。バイナリインタフェースフォーマットを選択するには、ハードウェアモードでRBINピンをハイにする必要があります。またCPUバスモードでは、RBIN設定ビットをセットする必要があります。

バイナリフォーマットでは、B3ZS/HDB3デコーダは有効にされ、復元されたデータは、復号されて、バイナリ値としてRDATピンに出力されます。コード違反は、RLCVピン上にフラグが立てられます。

さまざまな周辺部品とのインタフェースをサポートするために、RCLKの極性を反転することができます。データは通常、RCLKの立下りエッジで、RPOS/RDATおよびRNEG/RLCVピンに出力されます。RCLKの立上りエッジで、これらのピンにデータを出力するには、RCINVピンをハードウェアモードでハイにプルアップするか、またはRCINV設定ビットをCPUバスモードでセットする必要があります。

RCLK、RPOS/RDAT、およびRNEG/RLCVピンは、保護スイッチングと冗長LIUアプリケーションをサポートするため、トライステートにすることができます。このトライステート機能がサポートするシステム構成では、2つ以上のLIUがともにワイヤード論理和で接続され、システムプロセッサがその1つを選択するとアクティブになります。RCLK、RPOS/RDAT、およびRNEG/RLCVをトライステートにするには、RTSピンまたはRTS設定ビットをアクティブにします。図1は、マキシムのフレーマDS3144とマキシムLIU DS3154のファンクションダイアグラムを示しています。

図1. フレーマおよびLIUのファンクションダイアグラム
図1. フレーマおよびLIUのファンクションダイアグラム

最後に

フレーマとLIU間のインタフェースのハードウェア設計に関する詳細については、DS3144DKのデータシートを参照してください。

マキシムのフレーマとLIU間のインタフェースやそれぞれの動作に関する質問については、マキシムのテレコムアプリケーションサポートチームまでお問い合せください。