TDMA数字卫星通信加/解密系统接口管理部分的设计与实现

2006-05-07 15:50:05来源: 电子技术应用


    该系统主要由加/解密主机、本端监控系统、集中监控系统、TDMA设备等部分组成。其中加/解密主机采用两级监控管理方式,并且其远程集中监控管理的优先权要高于本端监控管理的优先权。而且本地监控管理与远程的监控管理是相互独立的,即使任一监控管理失效,也不会影响加/解密主机的正常工作。若两级监控均失效,则加/解密主机可以按原置的状态工作。系统中监控的接口符合EIARS-422A标准串行异步接口,其集中监控可以完成本地监控的所有功能。

2 接口管理子系统功能

    为确保卫星通信网中加/解密系统能够顺畅运行,必须提供一个性能可靠、功能完善、时效性高的接口管理系统。系统中接口管理的主要任务是对加/解密主机、本端监控系统与集中监控系统进行管理和信息的交换。它一方面要接收来自本端和集中监控系统送来的数据,完成接收数据的译码、分类,并将相应的指令代码送入加/解密主机,以实现对主机的控制;另一方面,它要对加/解密主机的工作状态信息进行数据采集,对信息的编码进行封装,并按预定的接口协议分别送到本端和集中监控系统,以保证监控系统能实时监视加/解密主机的工作状态。

    接口管理还需提供对EI接口进行误码检测的功能。也即它能在卫通网传送信息前,或在其传输过程中根据监控系统的指令,检查加/解密系统的工作状态,统计加/解密过程中的误码。仅当确认其工作状态良好后,整个系统才开始传送信息。

3 接口管理的设计思想及方案

    TDMA数字卫星通信加/解密系统的接口管理部分必须满足《921工程TDMA卫星通信系统加/解密设备研制技术任务书》的相应指标要求。尤其是对影响整个通信系统性能的关键技术指标,如系统的实时性及传输的可靠性等指标应按比任务书规定的高出一至二个数量级来设计。

    在具体的接口管理设计方案中,考虑到卫通网中系统的信息传输格式的不同,差错控制方法及误码检测与通信接口等关键技术方案的选择,对系统的接口管理性能均有的几方面因素影响,我们已设计出符合系统信息传输要求的优化应用层结构,以确保系统中信息数据的实时处理与传输。在分析了差错控制理论在实际工程实现中的误差,以及传统纠错电路复杂的缺陷性之后,我们提出了一种改进的混合差错控制方式(HFC),并采用了软件编码及SCR大数逻辑译码方案,以实现接口管理中的高效可靠的差错控制。我们已设计出符合G.703/G.704建议的EI标准接口,以实现对加/解密主机EI接口、加密、解密模块工作流程的准确检测,并能定量地给出工作误码的情形;使接口符合EIARS-422A串行异步标准,以实现系统中本端、集中监控系统的全双工通信,并确保集中监控的优先权高于本端监控的优先权。

    在电路设计直到元器件选用等方面,我们采用了现代微电子及数字技术中的新技术、新器件。如采用了高速DSP器件TMS320C50作为主处理器,并且使用了新型的EPLD可编程芯片,ASIC器件等,以充分利用微处理器以及大规模集成工艺新发展带来的降低系统成本的可能性,使系统的整体性能提高。考虑到接口管理系统的可维护性和操作简便性,可采用模块化设计方案,各模块可独立完成一项或几项功能,而相关模块之间的通信可由CPU统一协调。这样可以减少电路硬件的规模与复杂性,同时减少系统耗散功率,提高系统的可靠性,也有利于将来系统设备的改造与升级。

    具体而言,我们可根据加/解密系统对监控系统的要求,采用一种前后台联合监控的技术方案。即可使操作人员通过监控器发出各种控制指令,经监控接口送往接口管理模块。驻留在板上的控制模块根据指令实施前台控制,模块通过中断或查询来收集加/解密主机各模块的运行状态信息,并以适当的方式送给本端和集中监控设备。操作人员也可随时根据需要通过监控器来改变TDMA加/解密设备的工作状态和收集显示加/解密设备的运行状况,从而使系统具有较强的灵活性。

4 接口管理系统的实现

    根据上述设计思想及方案,设计出的TDMA数字卫星通信加/解密系统接口管理部分的实现框图,如图2所示。

    从图2可知,该系统的实现主要包含中央处理单元,EIARS-422A异步通信接口电路,存储单元,内部接口总线以及功能模块等几部分。接口管理板的主处理器选用了TI公司生产的TMS320芯片系列的第五代器件TMS320C50DSP。它是一个16位的定点处理器,与其它的微处理器和定点DSP芯片相比,其运算速度快,片内存储器丰富,它的外部接口丰富,兼容性好,可方便地与其外部设备相连。如有接口管理中提供的误码检测电路和纠错译码电路,即可通过其串口方便地与该芯片相连,而不需附加逻辑电路。而且采用TMS320C50芯片便于接口管理软件的开发与调试。并且,由于C50芯片工作于微计算机方式时,它能在系统上电后自动地将所需程序从EPROM中加载到高速RAM中。这种程序加载功能既方便了接口管理系统设计,也能使系统脱件运行。通信接口电路可由一片串行异步接收/发送芯片MC2681和两个电平转换芯片MAX491组成,如图3所示。它的监控接口符合EIARS-422A标准串行异步接口标准,而且保证本端与远端的RS-422接口相互独立,并可为本端和集中监控提供双向通信,使集中监控接口的优先权高于本端监控管理的优先权。存储单元可采用8位并行的EPROM17512芯片以及少量的片外高速RAM芯片(由于C50中包含了高达10K的片内存贮器资源,可基本满足程序运行的要求),以存储接口管理的初始化数据及应用程序,保证系统的可靠运行,也大大节省了硬件空间。

    由于接口管理板与加/解密主机之间的信息传递是通过加/解密设备中的双口RAM来实现的,而与双口RAM通信则是通过内部接口总线来完成的。因此,我们可采用握手方式来完成这种内部总线功能,即由状态口来控制对双口RAM的控制权,状态口可由一片74LS244构成,用于控制与查询双口RAM的访问权,接口管理的功能模块主要包括纠错译码电路、EI接口电路以完成对加/解密主机工作过程误码的检测以及对信息的差错控制功能。其中纠错译码器可采用一片EPLD器件,EPM5032来完成,它通过主处理器C50芯片的串行接口接收和发送数据,其电路如图4所示。

    系统中EI接口电路的实现如图5所示,它主要由MT9079,MH89793,MT9042芯片构成。它通过设置C50芯片的TDM串行接口中的控制寄存器的TDM位,使之工作在单独模式,再与相应的数据发送电路和数据接收电路一同作用完成其误码检测与差错控制功能。

    在以上提出的TDMA数字卫星通信加/解密系统的接口管理子系统的设计方案中,我们采用了高速DSP器件TMS320C50作为主处理器,并且使用了新型的EPLD和ASICs器件,从而有利于软硬件结合的设计方案来实现该接口管理部分。

    经该系统的联调,证实了这种接口管理系统设计方案可实现对加/解密系统主机的高效、实时监控管理。即可完成本端、集中监控系统与加/解密系统主机之间信息的可靠传递、实时控制,也可实现对本端、集中监控系统的全双工通信。其接口也符合EIARS-422A串行异步标准,并保证了集中监控的优先权高于本端监控,达到了“921工程”项目任务书所制定的要求。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/network/200605/2970.html
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