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        軟件系統(tǒng)時(shí)鐘級(jí)程序的設(shè)計(jì)

        2011-12-31 16:41:56于雪
        關(guān)鍵詞:掛機(jī)程控交換機(jī)

        于雪

        (遼寧省盤(pán)錦市遼河油田通信公司網(wǎng)管中心,遼寧 盤(pán)錦124010)

        1 引言

        程控交換機(jī)軟件是一種實(shí)時(shí)性、并發(fā)性很強(qiáng)的軟件,其程序復(fù)雜性大,調(diào)試?yán)щy。由于交換機(jī)業(yè)務(wù)功能很多,彼此之間關(guān)系密切,給交換機(jī)軟件的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難,因此選擇合理的軟件結(jié)構(gòu)是整個(gè)交換機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。程控交換機(jī)在電力系統(tǒng)中有著極其重要的作用,特別是小門(mén)數(shù)程控交換機(jī)有著較好的市場(chǎng)前景。由于電力系統(tǒng)對(duì)程控交換設(shè)備的要求很高,主要要求通信電路具有穩(wěn)定可靠、暢通無(wú)阻、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、接續(xù)速度快、調(diào)度功能完善等特點(diǎn)。

        程控?cái)?shù)字交換機(jī)是現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與大規(guī)模集成電路(LSI)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。先進(jìn)的硬件與日臻完美的軟件綜合于一體,賦予程控交換機(jī)以眾多的功能和特點(diǎn),使它與機(jī)電交換機(jī)相比,有以下優(yōu)點(diǎn):⑴體積小,重量輕,功耗低。⑵能靈活的向用戶(hù)提供眾多的新型服務(wù)功能。⑶工作穩(wěn)定可靠,維護(hù)方便。⑷便于采用新型共路信號(hào)方式。⑸易于與數(shù)字終端,數(shù)字傳輸系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)字終端、傳輸與交換的綜合與統(tǒng)一。

        本文編制的是時(shí)鐘級(jí)程序,包括不同模式的定時(shí)方式,考慮到采用51單片機(jī)作為控制系統(tǒng)(指令為串行方式),因此采用了整體時(shí)鐘控制(基本周期為8ms)的方法。

        2 程控交換軟件的基本特點(diǎn)

        程控交換軟件的基本特點(diǎn)是:實(shí)時(shí)性強(qiáng)、具有并發(fā)性、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性和可維護(hù)性要求高。

        2.1 實(shí)時(shí)性在正常情況下對(duì)實(shí)時(shí)性要求最為嚴(yán)格的是信號(hào)接收及信號(hào)處理程序(微秒、毫秒級(jí)),相對(duì)而言對(duì)實(shí)時(shí)性要求最低的是運(yùn)行管理程序(秒級(jí))。

        2.2 并發(fā)性和多道程序運(yùn)行并發(fā)性就是在同一時(shí)間段內(nèi)CPU運(yùn)行多道程序。采用多道程序運(yùn)行方式可以使CPU在一段時(shí)間內(nèi)保持若干進(jìn)程處于激活狀態(tài)。不同用戶(hù)啟動(dòng)的呼叫處理進(jìn)程可使用相同的處理代碼,各進(jìn)程的差別僅在于它們處理的數(shù)據(jù)不同。

        2.3 可靠性的要求可靠性指標(biāo)是99.8%的正確呼叫處理和40年內(nèi)系統(tǒng)中斷運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。提高可靠性的措施有:⑴對(duì)關(guān)鍵設(shè)備(如控制系統(tǒng)、交換網(wǎng)絡(luò))采用冗余配置;⑵采用各種措施及時(shí)發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)的錯(cuò)誤,如為軟件故障,則采用程序段的重新執(zhí)行或再啟動(dòng),予以恢復(fù)。

        2.4 適應(yīng)性的要求⑴為使之能適應(yīng)不同交換局對(duì)交換機(jī)的具體要求,在交換機(jī)的軟件設(shè)計(jì)中采用參數(shù)化技術(shù),使描述處理邏輯大程序部分與給出數(shù)據(jù)處理參量的數(shù)據(jù)部分分離;⑵可用局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶(hù)數(shù)據(jù)來(lái)適應(yīng)不同的局條件。

        2.5 軟件的可維護(hù)性要求采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法,使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu),在編程時(shí)盡量采用有意義的標(biāo)識(shí)符常數(shù),建立完備、清晰的文檔資料,把易隨硬件更新、擴(kuò)充而變化的軟件部分相分離等都有助于提高軟件可維護(hù)性。

        3 軟件系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)介紹

        軟件系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)分為:中斷級(jí)、時(shí)鐘級(jí)、基本級(jí)。

        3.1 中斷級(jí)程序

        ⑴中斷程序的兩個(gè)特點(diǎn):一是實(shí)時(shí)性要求高;二是事件發(fā)生的隨機(jī)性;⑵中斷級(jí)程序主要用于故障處理和輸入/輸出處理;⑶中斷級(jí)程序由硬件中斷啟動(dòng),一般不通過(guò)操作系統(tǒng)調(diào)度。

        3.2 時(shí)鐘級(jí)程序

        ⑴時(shí)鐘級(jí)程序主要用來(lái)發(fā)現(xiàn)外部出現(xiàn)的事件,時(shí)鐘級(jí)程序?qū)τ诎l(fā)現(xiàn)的事件不進(jìn)行處理,而是將其送入不同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列等待基本級(jí)程序處理;⑵時(shí)鐘級(jí)程序由時(shí)鐘調(diào)度程序調(diào)度執(zhí)行,而時(shí)鐘調(diào)度程序是由時(shí)鐘中斷啟動(dòng)的。

        3.3 基本級(jí)程序

        ⑴基本級(jí)程序的功能是對(duì)外部發(fā)現(xiàn)的各種事件進(jìn)行處理;⑵應(yīng)用程序的大部分在運(yùn)行時(shí)構(gòu)成進(jìn)程,基本級(jí)也稱(chēng)為進(jìn)程級(jí);⑶呼叫處理各進(jìn)程具有較高的優(yōu)先級(jí),管理與維護(hù)程序的大部分進(jìn)程優(yōu)先級(jí)較低;⑷基本級(jí)程序由任務(wù)調(diào)度程序調(diào)度執(zhí)行。

        4 時(shí)鐘級(jí)程序的設(shè)計(jì)

        時(shí)鐘級(jí)程序具有一定的執(zhí)行周期,又稱(chēng)為周期級(jí)程序,如摘掛機(jī)識(shí)別、撥號(hào)脈沖識(shí)別及各種掃描程序都具有一定的執(zhí)行周期,均屬于時(shí)鐘級(jí)程序。另外,忙音、回鈴音和振鈴信號(hào)的通斷也是由CPU控制產(chǎn)生,這種控制方式也于時(shí)間有關(guān),同樣屬于時(shí)鐘級(jí)程序。

        本文完成的是系統(tǒng)軟件時(shí)鐘級(jí)程序的設(shè)計(jì),主要包括對(duì)外部事件的檢測(cè)(摘掛機(jī)識(shí)別、雙音頻撥號(hào)的識(shí)別或撥號(hào)脈沖識(shí)別)和對(duì)服務(wù)信號(hào)(忙音、回鈴音和振鈴信號(hào))的時(shí)鐘通斷控制。各種檢測(cè)方式的時(shí)鐘周期為:摘掛機(jī)識(shí)別200ms;雙音頻撥號(hào)識(shí)別16ms;撥號(hào)脈沖識(shí)別8ms;位間隔識(shí)別96ms。各種檢測(cè)方式均使用基本時(shí)鐘周期8ms,這樣設(shè)計(jì)可以大大提高系統(tǒng)的使用效率。檢測(cè)結(jié)果直接送至基本級(jí)程序進(jìn)行分析處理。由于硬件設(shè)置為8用戶(hù),相應(yīng)軟件也是依照8用戶(hù)完成控制,如果需要擴(kuò)充用戶(hù),軟件只需稍做變動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

        用戶(hù)信息檢測(cè)內(nèi)容主要包含用戶(hù)摘掛機(jī)狀態(tài)檢測(cè)和對(duì)用戶(hù)撥號(hào)信息的檢測(cè)(識(shí)別撥號(hào)方式并進(jìn)行收號(hào))。

        4.1 用戶(hù)摘掛機(jī)狀態(tài)的檢測(cè)根據(jù)硬件電路的設(shè)置,用戶(hù)掛機(jī)狀態(tài)為高電平'1',摘機(jī)狀態(tài)為低電平'0'。程序設(shè)定檢測(cè)確認(rèn)周期為200ms。為了避免由于干擾而引起的誤操作,在識(shí)別一個(gè)用戶(hù)是否有摘掛機(jī)動(dòng)作時(shí)判斷是否能連續(xù)25個(gè)周期(每一個(gè)基本周期為8ms)均能檢測(cè)到該用戶(hù)的同一狀態(tài),如能夠檢測(cè)到是同一狀態(tài)則確定用戶(hù)動(dòng)作,并將檢測(cè)結(jié)果送至基本級(jí)程序分析處理(是否轉(zhuǎn)變用戶(hù)狀態(tài)由基本級(jí)程序分析處理)。由于每個(gè)用戶(hù)摘、掛機(jī)狀態(tài)只占用一個(gè)二進(jìn)制位,而每次只對(duì)一個(gè)二進(jìn)制位進(jìn)行檢測(cè)會(huì)大大降低系統(tǒng)運(yùn)行效率,所以采用群處理的方法(每次對(duì)8個(gè)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果送至相應(yīng)存儲(chǔ)單元,然后等待基本級(jí)程序處理)。用戶(hù)摘掛機(jī)狀態(tài)的檢測(cè)使用96ms的基本時(shí)鐘周期,連續(xù)保持192ms(2個(gè)基本周期)同一狀態(tài),CPU才進(jìn)行判斷處理(基本級(jí)完成)。由于硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)為8用戶(hù),因此系統(tǒng)采用群處理方式對(duì)用戶(hù)進(jìn)行摘掛機(jī)狀態(tài)的檢測(cè)只需檢測(cè)一次。

        4.2 撥號(hào)脈沖的識(shí)別與接收號(hào)盤(pán)話(huà)機(jī)送來(lái)?yè)芴?hào)信息的是脈沖信號(hào),與用戶(hù)的摘掛機(jī)狀態(tài)一樣也是用戶(hù)線(xiàn)的斷、續(xù)狀態(tài)。因此這部分設(shè)計(jì)仍然使用判別用戶(hù)線(xiàn)狀態(tài)的方法來(lái)識(shí)別撥號(hào)脈沖。

        4.3 雙音頻信號(hào)的識(shí)別在雙音頻話(huà)機(jī)號(hào)碼接收中,由于采用了單片濾波譯碼芯片MT8870,因此號(hào)碼的接收比較簡(jiǎn)單。MT8870芯片從DTMF信號(hào)輸入至檢測(cè)識(shí)別出其對(duì)應(yīng)的代碼的建立時(shí)間是40ms左右,因此,采用16ms周期對(duì)其進(jìn)行掃描(仍然使用8ms基本周期)。由于此種方式工作過(guò)程比較簡(jiǎn)單,在此就不再詳細(xì)介紹。

        值得說(shuō)明的是,在用戶(hù)摘機(jī)之初,時(shí)鐘級(jí)程序?qū)τ脩?hù)同時(shí)使用兩種撥號(hào)檢測(cè)方法同時(shí)進(jìn)行掃描,直到以一種方式接收到號(hào)碼之后,才停用另一種收號(hào)方式。由于硬件系統(tǒng)只提供了兩路雙音頻收號(hào)系統(tǒng),因此,軟件程序就需要對(duì)收號(hào)資源進(jìn)行分配,這部分功能主要是由基本級(jí)程序?qū)崿F(xiàn)的。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,CPU對(duì)用戶(hù)狀態(tài)(信息)的檢測(cè)均是通過(guò)8ms的基本周期來(lái)完成的。用戶(hù)摘掛機(jī)狀態(tài)采用的是不間斷的掃描方式;其它信息的檢測(cè)是通過(guò)相應(yīng)的啟動(dòng)標(biāo)志來(lái)進(jìn)行控制,以達(dá)到對(duì)用戶(hù)的各種狀態(tài)在不同周期進(jìn)行定時(shí)掃描的目的。

        [1]葉敏.程控?cái)?shù)字交換與交換網(wǎng)(第2版)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,1998年

        [2]李文海,毛京麗,石方文.數(shù)字通信原理[M].北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2001年

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