VoIP语音网关中TDM控制模块的设计

　　TDM控制模块是VoIP网关系统设计中的重要部分，是连接来自PSTN(Public Switched TelephoneNetwork)串行的TDM数据格式和并行的Wishbone数据格式的桥梁，实现两边数据跨时钟域无丢失的转换。为满足高速数据转 换的要求，采用了Wishbone总线，将多个IP核集成为VoIP网关系统。

　　Wishbone最先是由Silicore公司提出，现在已被移交给OpenCores组织维护。Wishbone总线规范是一种片上系统 IP核互连体系结构，定义了一种IP核之间共公的逻辑接口，可用于软核、固核和硬核，对开发工具和目标硬件没有特殊要求，并且几乎兼容已有所有的综合工具，可以用多种硬件描述语言来实现。

　　TDM控制模块的设计

　　● TDM在VoIP语音网关系统中的作用

　　TDM控制模块同时接收来自ISDN(综合业务数字网)、E1专线或者语音编码器等不同信源的串行语音数据。如图1，VoIP语音网关的基 本功能是完成以太网数据与外部语音设备数据的转换，TDM接口与以太网接口分别为外部语音设备的数据、以太网上数据与网关系统的通信桥梁。该网关SoC系 统的处理器采用的是同济大学微电子中心自主沿发的高性能低功耗的32位嵌入式CPU BC320。

　　图1 TDM控制模块的作用

　　● 时分复用原理与TDM数据频率

　　时分复用是把对信道的使用时间划分为多个时间帧，进一步把时间帧划分为n个时间隙(时间间隔)。每一个时间隙分配给一个子信道，从而实现在 一个信道上同时传输多路信号。时分复用循环使用时间帧，各路信号循环顺序插入时间帧中的时间隙传输。TDM控制模块的主要作用就是复用多路信号与解复用混 合有多路信号的TDM数据，如图2所示。

　　图2 时分复用的时隙

　　本设计的串行语音数据针对E1专线标准，E1主要应用于欧洲，中国也采用该标准。E1标准的数据率为2.048Mb/s，每一个时间帧包括 30个B子信道，一个D子信道和一个同步子信道，共32个子信道。以语音模拟信道为例，信道带宽限制为3.4kHz，根据奈圭斯特定律，子信道采样速率至少是信号最高频率的两倍，通常选择采样速率为8kHz。因此，整个TDM信道的比特速率可以达到：

　　8kb/s×8×32=2048kb/s=2.048 Mb/s，即E1标准规定的TDM数据率。

　　● 模块设计

　　模块的主要功能是完成多路数据的复用和复用数据的分解，其关键部分就是复用和分解。本设计采用缓存器辅助完成复用和分解，实现两种协议数据 跨时钟域的转换。本设计模块主要分三部分，见图3。

　　图3 TDM接口控制模块的基本结构

　　串行数据接口主要负责串行数据与8位宽并行数据的转换，因为存放数据的FIFO是以8bit为一地址空间的。转换由设计的状态机来控制：接 收 (receive)操作、发送(transmit)操作和等待，接收就是将串行数据转换成8bit位宽数据的过程，发送与之相反。由于语音数据要求双工机 制，由时钟高低电平来作为发送和接收状态的切换信号，即当时钟为低时由发送状态转为接收状态，当时钟为高时，由接收状态切换为发送状态，这样可以看作接收与发送是同时进行的。