用Philips PCD600x實(shí)現(xiàn)多線電話并機(jī)

 摘要：飛利浦公司開發(fā)的PCD600x數(shù)字電話應(yīng)答機(jī)芯片內(nèi)嵌80C51 CPU核、DSP及CODEC等通信功能芯片，具有功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。本文拓展了PCD600x的應(yīng)用，特別是重點(diǎn)解決了多線電話互連的問題；通過IOM數(shù)據(jù)通道提供了低成本、高可靠性的解決方案。

    關(guān)鍵詞：PCD600x I2C總線 IOM 多線電話 PCM

1 概述

多線電話和普通電話相比更方便了人們的使用。特別在小型辦公室領(lǐng)域，可能有若干條外線，通話業(yè)務(wù)由大家共同處理。傳統(tǒng)的方式是采用集團(tuán)電話，由中心主機(jī)管理話機(jī)，使得維護(hù)、管理和使用不便。多線電話直接互連是一種更方便、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的選擇。人們可以只用1部電話機(jī)完成多部電話機(jī)的功能，減少了電話機(jī)的占用空間，功能多，操作容易，深受人們的青睞。多線電話的使用像普通電話一樣，維護(hù)和管理更加方便，不需專業(yè)知識(shí)，更貼近用戶。但它的使用也具有一定局限性，特別是當(dāng)用戶數(shù)比較多時(shí)，由于電話輸入阻抗的限制，使得并機(jī)數(shù)有一定的限制，一般不超過5部。集團(tuán)電話是每線單獨(dú)饋電，工作類似于PBX，所以可同時(shí)使用幾十部電話。多線電話使用中，多部話機(jī)并機(jī)是一種常用的操作。現(xiàn)在多線話機(jī)在多個(gè)用戶使用時(shí)，話機(jī)之間的通信多采用載波方式，即通過線路載波傳輸信令控制各話機(jī)的工作。這使得話機(jī)要單獨(dú)設(shè)計(jì)一高頻載波電路，增加了成本，降低了話機(jī)的可靠性和抗干擾能力。本文介紹采用Philips基于DSP的PCD600x CPU完成的多線電話設(shè)計(jì)，在并機(jī)操作時(shí)通過數(shù)字IOM通道和I2C總線傳輸語(yǔ)音和信令，從而簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，降低成本，提高工作的可靠性和抗干擾能力。

2 Philips PCD600X簡(jiǎn)介

①PCD6001/2/3是Philips公司開發(fā)的數(shù)字電話應(yīng)答機(jī)芯片，80引腳封裝，在一個(gè)低成本的芯片中集成了數(shù)字應(yīng)答機(jī)和電話所有的管理和過程處理功能：

*靈活的人機(jī)接口；

*帶32KB ROM的標(biāo)準(zhǔn)80C51 CPU核；

*34個(gè)用于外圍控制的通用I/O引腳；

*I2C總線接口；

*2個(gè)16bit CODECs；

*DSP（Digital Speech Processor）語(yǔ)音壓縮2.6Kbit/s、3.2Kbit/s、5.2Kbit/s；

*嵌入DTMF檢測(cè)、呼叫進(jìn)程檢測(cè)等；

*Caller ID FSK和CAS（Caller Alerting Signal）檢測(cè)；

*IOM接口與ISDN和DECT直接相連。

圖1為PCD600x功能框圖。

其中CODECs和IOM接口由DSP控制，I2C總線接口由80C51核控制，嵌入的80C51 CPU通過SPR（特殊功能寄存器）控制芯片工作；具有DSP、時(shí)間或RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）、定時(shí)器0、定時(shí)器1和I2C部線等中斷工作方式。

②DSP與80C51 CPU的接口（DMI）主要完成以下功能：

*DSP與80C51 CPU之間傳輸壓縮的語(yǔ)音數(shù)據(jù)；

*通過微控制器API設(shè)置DSP工作參數(shù)；

*傳送DSP事件（Caller ID、鈴檢測(cè)、呼叫進(jìn)程等）給微控制器。

它們之間的通信通過6個(gè)SFR和4個(gè)DSP I/O寄存器完成。

③串行的I2C總線是一種簡(jiǎn)單的雙向2線總線，用于內(nèi)部IC的數(shù)據(jù)交換。I2C總線包含1條數(shù)據(jù)線和1條時(shí)鐘線，具有主發(fā)送、主接收、從發(fā)送和從接收4種作方式；通過4個(gè)特殊功能寄存器S1CON（控制工作方式）、S1STA（狀態(tài)寄存器）、S1DAT（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移寄存器）和S1ADR（從地址寄存器）工作。

④PCD600x的IOM是一個(gè)4線接口，具有以下功能；

*2個(gè)64Kbit/s數(shù)字PCM通道，位速率可調(diào)n×256Kbit/s（n=1,2,3,4或8），符合IOM-2標(biāo)準(zhǔn)（SIEMENS）；

*每幀32時(shí)隙的數(shù)字接口，幀頻為8KHz；

*自動(dòng)從DSP I/O寄存器存取數(shù)據(jù)；

*字節(jié)或字操作。

PCD600x的IOM可工作于主方式或從方式。由SFR ALTR控制。復(fù)位后IOM處于從方式。數(shù)據(jù)為8位（A率PCM編碼）或16位（PCM編碼），16位時(shí)占用2個(gè)時(shí)隙。

3 PCD600x完成的多線電話設(shè)計(jì)

圖2是一個(gè)具有Caller ID功能的2線電話框圖。

該多線電話具有以下功能（除普通電話和答錄機(jī)功能外）：

*線路1免提全雙工，2線半雙工；

*所有的2條線同時(shí)具有CID1和2；

*通過Flash/EEPROM完成CID和電話簿功能；

*免提時(shí)的3方會(huì)議電話功能；

*可通過話機(jī)連接外線。

可見，由于在內(nèi)部通過DSP和CODEC使語(yǔ)音編碼為PCM碼流傳輸，在單一話機(jī)上大大拓展了電話機(jī)的功能。在設(shè)計(jì)上由于大部分功能均在PCD600x內(nèi)部完成。通過API對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的微控制器80C51編程即可控制其工作，使得設(shè)計(jì)和調(diào)試非常容易，本身CPU也提供DEBUG接口。

以下介紹內(nèi)部并機(jī)通過IOM數(shù)字通道和I2C總線的互聯(lián)。

以2線電話為例，如圖3所示。

IOM通道：每通道64Kbit/s，fsc=8kHz，位速率2.048Mbit/s，PCM碼流，傳輸語(yǔ)音信號(hào)。因?yàn)楣灿?2個(gè)時(shí)隙，即32個(gè)64Kbit/s語(yǔ)音通道，主機(jī)1雙線電話占用2個(gè)64Kbit/s通道（2個(gè)時(shí)隙），其它從機(jī)占用1個(gè)64Kbit/s語(yǔ)音通道（1個(gè)時(shí)隙），所以可最多并機(jī)30部（實(shí)際設(shè)計(jì)最多并機(jī)為16部）。如需開設(shè)會(huì)議電話功能或三線、四線電話，則最大并機(jī)數(shù)相應(yīng)減少。

采用這種方式工作具有以下優(yōu)點(diǎn)：

*只有1部主機(jī)接外線，接口阻抗易滿足要求；

*如果用模塊化設(shè)計(jì)，從機(jī)可只采用1個(gè)CPU，節(jié)約成本；

*語(yǔ)音數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)的64Kbit/s PCM碼流，易與其它設(shè)備連接，如ISDN等，拓展使用范圍；

*采用此種方式在小型辦公室組網(wǎng)比集團(tuán)電話更容易、方便，成本低。

4 工作流程

每部電話相連的外總線共有6條線：2根為I2C總線，傳送控制指令；4根為IOM通道，傳送語(yǔ)音和同步信號(hào)。I2C總線傳送的控制信號(hào)不但完成所有ISDN D通道的功能，同時(shí)完成各并聯(lián)電話間轉(zhuǎn)接等控制功能。因?yàn)橥饩€只接在1部話機(jī)上，此話機(jī)設(shè)為主，其它話機(jī)設(shè)為從。設(shè)計(jì)每話機(jī)最多可接4條外線，且最多可同時(shí)并16部話機(jī)；I2C總線7位地址：高5位（D7D6D5D4D3）代表話機(jī)，D2D1位代表每部話機(jī)內(nèi)部線。電話設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)應(yīng)的外線端口確定D2D1位的地址，如第1條外線為D2D1=00，第2條外線D2D1=01。每部話機(jī)的地址由鍵盤設(shè)定，設(shè)第1部話機(jī)為D7-D3=0001，第2部話機(jī)為D7-D3=00010，即內(nèi)部話機(jī)號(hào)碼與I2C總線從地址對(duì)應(yīng)。這樣，內(nèi)部傳輸控制信號(hào)時(shí)呼叫某部分機(jī)即是對(duì)相應(yīng)的從地址通信。以在第2條外線來電話，第3部分機(jī)摘機(jī)應(yīng)答為例說明工作流程，如圖4所示。

接外線的第1部話機(jī)設(shè)為主。

應(yīng)該說，所有的內(nèi)部通信控制功能均由I2C總線完成，使得多部話機(jī)的并機(jī)控制非常容易。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)充分利用了PCD600XIC總線和IOM通道的功能，使得多線（單線）電話并機(jī)易控制；具有電話設(shè)計(jì)容易（Philips公司提供開發(fā)軟件包）、開發(fā)速度快、電話功能強(qiáng)，并且易于應(yīng)用于小型辦公室和家庭中并機(jī)組網(wǎng)代替集團(tuán)電話，節(jié)約經(jīng)費(fèi)，使得用戶管理、維護(hù)和操作簡(jiǎn)便，具有良好的市場(chǎng)前景。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)上，考慮到并機(jī)電話距離較遠(yuǎn)，一般為幾址m，I2C總線和IOM通道均需加驅(qū)動(dòng)電路和隔離電路。