[发明专利]单片微机分布式时分多路复用器

说明书

本实用新型属于电报和低速数据通信的一种传输设备，具体地说是涉及到把若干条电报和低速数据通路采用时间分割的方法在一条模拟话路或数字集合信道上进行多路复用的通信设备，即时分多路复用器系统。

时分多路复用器（Time    Division    Multiplex    system，下文中简称TDM系统）是国外60年代开始为了提高话路复用能力，提高报路质量，适应低速数据通信需要而逐步发展起来的一种较为理想的多路传输设备，也是现代和未来低速数据通信不可缺少的多路传输设备。采用传统的频分制设备，如16路、24路音频载报机，则在一条话路上最多只能传输24路50波特电报通路，并且要开通300波特较高速率的通路或改变、组合各种速率时将会相当困难。而300波特通路对于现代数据传输是相当普通和重要的。而时分制设备与频分制设备相比，具有容量大，传输速率高，适应性强等优点，并且由于内部控制和信号处理均数字化，摒弃了复杂的电感、电容等频率元件，不仅宜于生产，性能稳定，而且增加了功能。由于TDM系统是依赖于复杂的逻辑控制和数字信号处理技术均数字化工作的，所以只能在微电子工业充分发展的时代才得以实现。我国从70年代开始引进国外时分制设备，特别是近几年随着我国电报通信事业的飞速发展，TDM复用器逐步取代频分制载报机已成为必然的趋势，所以研制和开发新颖的TDM系统也成为十分迫切的课题。

参见图1，这是TDM系统的逻辑结构框图。由于电平转换〔1〕和电源部分〔2〕都有成熟的电路，一般的调制调解器〔3〕也有专门的产品生产，所以对于一个TDM系统来说，设计的主要对象是控制部分〔2〕。控制部分〔2〕实际上就是一个数字信号的处理系统，本系统在满载时最多要同时开通46路电报或数据通路，因此系统的可靠性是一个相当重要的问题，如果系统瘫痪，将造成严重的通信阻塞事故。因此许多机种都采用主备二套完全一样的控制部分，如果主机出故障，备机可以立刻启用。但是这种方法使器件的利用率降低，设备元件增多，成本上升。

TDM系统设计中的另一个问题是要求数字处理系统的处理速度相当高。如果每一通路（50波特）的抽样数为单位脉冲的100倍的话，则仅处理收发报接口所需的处理周期约为 1/(50Bd×100×46×2) ＝2.1μs，而每次抽样如用一般通用计算机来完成起码需要3～10条指令。因此，一般市场可买到的微机难以胜任这一工作。许多国内外的TDM系统采用了几个CPU并行工作或高速的位片机及用集成电路设计成专用处理机等等办法，其共同的特点是使用微机总线集中控制的设计思想，使用的元件（主要指集成片）的数目相当多，这对生产、使用、维护、诊断和工作可靠性都带来许多问题。

近年来，随着微处理机的运用和普及，大大完善了TDM系统的各种功能，使TDM系统具有相当的灵活性。例如，意大利FATME公司的ZATF46CD，荷兰菲利蒲的3TR1600，美国通用数据通信工业公司的1223，DATABIT公司的4650，925，ITT瑞典子公司的SRT125，NEC公司的DATAX-TDM-R11，西德西门子公司的UEM302等等都在TDM的数字处理系统中不同程度地采用了微处理机技术。但是上述数字系统都是采用集中式的微机控制方式。就国内情况而言，南京通信设备厂自行设计的BZS01型TDM系统尚未使用微机控制，北京邮电部数据研究所研制的TDM系统是国内唯一采用微机程控的，但也是集中控制的方式。

随着计算机技术的发展，在现代通信技术中出现了分布控制网络系统的概念，从而使得TDM系统中的控制部分较好地解决了上述问题。首先，在多微机分布控制系统中由若干个独立的微机有机地协调工作，从而大大提高了处理能力，如果一个微机每秒钟能执行400K条指令的话（T＝2.5μs），则十个微机便能同时处理4000K条指令（T＝0.25μs）。其次，由于组成系统的各个微机是独立工作的，故不会由于某一部分的故障而引起整个系统的瘫痪（采用集中控制方式则往往由于总线被拖死而引起瘫痪）。故非群路部分原则上可无须备用，对于群路部分可以采用分级模块备用的方式，与主备机相比，显然大大节约了元器件，降低了成本。有效地提高了系统可靠性。

采用分布控制方式尽管会使用较多的CPU，但是，由于CPU在微机中所占的比价很小，因此不必担心微机的成本上升;相反，随着大规模集成电路制造技术的发展，其比价的趋势将继续下降，并且比用较多的外围电路的微机系统的成本反而要低。