应用于通信设计的电信开发套件介绍

没有现代通讯，我们会在哪里？可能回到灰色时代 - 不是黑暗时代，而是非常接近。通信，现代电子和电信设备是我们文明连接的支柱。我们拥有手机信号塔，卫星电话，Wi-Fi区域，传统POTS线路以及新兴标准，这些标准将带来更多功能和更高带宽。

在这个模糊的连接云中，每一点都是工程师设计，调试，测试并进入制造环境的设备。现代化的全球基础设施包括一些最古老的和一些最新技术，需要很好地协同工作。不同的通信标准和技术需要无缝集成，以使任何通信网络可行。

这就是开发系统和参考设计发挥作用的地方。设备制造商将大量必要技术集成到小芯片，设备和模块中。为了方便他们的产品的使用，开发套件经常为我们做很多设计工作，并为任何设计提供高水平的起点。

本文讨论了一些现成的电信开发套件，以帮助我们完成设计。它还讨论了开发系统支持的一些部分。

我到达了我所说的派对吗？

传统的普通老式电话系统（POTS）是历史上最成功的大众通信部署。 50多年来，POTS系统为世界各地的家庭提供了可靠，优质的服务。

虽然蜂窝和基于IP的电话正在赶上甚至超过发展中国家的POTS系统，但不要忽视POTS技术。基于IP的电话系统以及电缆调制解调器，DSL和光纤系统仍将提供POTS接口。大多数家庭已经接通了这一点，它使得从传统的POTS系统转换到IP系统更容易，无需任何基础设施修改。

这项技术的基础是中心局（CO）和用户端点接口电路。用户端点称为用户线接口电路（SLIC），中心局接口设备称为数据访问配置（DAA）。这两种类型的电路通过双线接口完全实现通信链路，包括信令（振铃，振铃检测，挂机和摘机检测，忙检测和指示以及双向音频）。

这两种功能都可以分开实现，但大多数都会选择集成解决方案来节省时间和PCB空间。例如，如果您正在设计电缆调制解调器，您将在一侧连接到有线电视公司，具有以太网端口，可能是USB端口或两个，电源，电池备份（如果要提供电话则需要），以及一个DAA电路，如CP Clare（现为IXYS公司）LiteLink III CPC5622ATR电话线接口IC（见图1）。这部分模仿传统电话公司允许所有家用电话，应答机，传真和调制解调器连接。该DAA采用3.3或5伏电压，包括来电显示信号，环形电压和波形产生，用于挂机和摘机电源的线电压以及采用32引脚SOIC封装的语音和数据检测。

图1：DAA模仿电话公司CO，允许传统电话，应答机，传真等连接到现代有线调制解调器，DSL线路，光纤网络，卫星和蜂窝网络。请注意隔离（由IXYS提供）。

尽管POTS技术得到了很好的定义和理解，但设计人员仍有压力证明可行性，快速原型，并能够快速演示和测试他们的设计。为了帮助实现这一目标，IXYS提供CPC5622-EVAL-600R开发模块，该模块不仅可以演示CPC5622操作，还可以在SIP可插拔模块中实现，可以轻松地将其集成到您的原型中（参见图2）。

图2：LiteLink开发模块支持CPC5622，可轻松作为原型设计的SIP模块（由IXYS公司提供）。

该评估/开发板允许您通过使用可编程驱动器调整AC和DC终端，从而可以自定义国家/地区之间存在的微小变化。您还可以自定义来电显示信号增益以及振铃检测信号强度。这些器件还支持增强型脉冲拨号模式以及接地启动监控电路。还包括完整的参考设计，以帮助加快从原型到电路板布局的实施。

按“1”与人交谈（祝你好运）

双音多频信号（DTMF）是现代电话设计中不可或缺的一部分。它使拨号速度更快，更可靠，并使得答录机等设备能够远程响应我们的请求，使我们能够播放信息并重新录制世界各地的问候语。

不幸的是，DTMF还可以让非人工自动化系统在试图获得客户帮助时让我们发疯，但我们必须把好处带走。无论如何，DTMF生成是任何终端用户设备的重要组成部分，DTMF检测是任何需要模仿中心局的CO设备或设备的重要组成部分。

幸运的是，还有芯片和开发套件来帮助这个设计领域。例如，Silicon Labs的C8051F002-GQ是一个集成的8位微控制器，以及可以执行DTMF等混合信号功能的模拟模块。 DTMF功能基本上是混合信号技术，因为实际DTMF音调是模拟AC波形，而实际数字代码是数字二进制或十六进制数值。因此，DTMF编码器和解码器是混合信号设备，可以是离散编码器和解码器，也可以与可编程微控制器捆绑在一起。

C8051F002-GQ采用流行的25 MIPS 8051微控制器内核，集成8 KB闪存。 2.7至3.6伏的器件具有5伏容差，范围从小型11引脚QFN或14引脚SOIC封装到48引脚TQFP封装，具有更多I/O和闪存（最高32 K）。这意味着如果您熟悉紧密编码，则可以将此部件用作DTMF处理系统的核心，例如警报监视器，遥控器和中继器开关。

这些器件非常适合实现具有内置编码器和解码器功能的DTMF通信方案，以及UART，可编程增益放大器，定时器，计数器和I2C端口（参见图3）。

图3：Silicon Labs芯片不仅仅是一个DTMF编码器/解码器，还包含一个微控制器，可以从系统角度处理DTMF处理（由Silicon Labs提供）。

一个特别好的功能是能够在25 MHz晶振和RC振荡器之间动态切换时钟源。这样，如果需要UART，更高频率的晶体可以确保可靠的通信时序，同时可以启动RC振荡器以实现更低的功耗和待机模式。

由于C8051F002-GQ不仅仅是一个混合信号编码器/解码器芯片，Silicon Labs为该器件提供了支持DTMF功能的开发环境。他们的C8051F300DK开发套件（见图4）支持系统内可编程内部8051微控制器的代码开发，并提供完整的参考设计和灵活的电路板，包含DTMF发生器，解码器，蜂鸣器，RS-232端口和数字显示器。

图4：基于Silicon Labs微控制器的C8051F002-GQ的大部分开发板专用于DTMF编码和解码（由Silicon Labs提供）。

DTMF检测器可以接受来自外部插孔或波形文件的输入，也可以从DTMF发生器循环。这使设计人员可以使用同一块板测试不同的功能阶段。通常，DTMF系统是交互式的，这意味着微控制器需要实现响应用户命令和请求的完整菜单系统。该器件可以单独用于可以装入有限的8 KB闪存的简单应用，也可以编程成为功能更强大的嵌入式微处理器或微控制器的外设。

Silicon Labs为这些部件提供了多种原型设计和评估辅助工具，包括一些基于USB的插件开发工具，如TOOLSTICKSK和TOOLSTICK-EK单元，用于快速代码开发和测试。还提供培训模块，使用这些部件和开发工具可以很好地概述串行通信技术。

将调制解调器嵌入到您的设计中

并非每个电信设计都需要循环中的人。用于远程重启，遥测，分布式传感器和警报的基于数据的系统可以完全自动化，以使用电信骨干来远程报告或控制机器。在这些情况下，嵌入式调制解调器允许设备设计人员建立通信并使用他们想要创建的任何协议或数据交换结构来传输数据。

幸运的是，我们为这些设计提供了选择和集成解决方案，以及帮助我们开发，调试和测试我们的创作的工具。嵌入式和模块化调制解调器解决方案具有更高的集成度和功能，可提供无缝且透明的机器到机器连接。

为什么你会问更高级别？因为嵌入式调制解调器不仅容纳调制解调器MODulator和DEModulator功能，它们还容纳一种用户线接口形式，如上面提到的电路。他们需要从电话线中提取音频，发送信号，检测振铃和摘机，并可能包含来电显示和DTMF拨号。

由于存在多种不同的调制解调器标准，因此有几种不同的选择可供选择。有些标准是针对特定国家或地区的，有些则使用较旧的数据速率和格式。

请记住，虽然这是一项较旧的技术，但许多遗留系统已经到位，特别是在远程站点，它们可以收集从地震数据到天气和构造板块移位的任何内容。这是一种可靠且经过验证的技术，不会消失，基于它的新设计是可行的，特别是当需要连接到现场已有的数百万个部署数据节点时。这就是现代集成调制解调器模块将采用大多数旧标准的原因。例如，Multi-Tech的MT5656RJ-L-92.R3是基于RJ-11的表面贴装集成模块，支持高达56 Kbaud的数据速率和所有流行的向后兼容标准，如V.21，V.22 ，V.23，V.29，V.32，V.34，V.90，V.92，Bell 103和Bell 212A。

通过使用UART信号和AT风格的命令结构，与这些模块的接口非常简单。但是，我们经常需要设计将部署在采用不同标准的世界不同地区的系统。为了帮助开发灵活的多标准设计，Multi-Tech提供了一些开发系统，可用于评估，开发，测试和运用其嵌入式调制解调器模块的设计。例如，MTRJ-DK和MTSMI-UDK是开发系统，可为任何单个或多格式的基于RJ-11的集成调制解调器模块提供支持（参见图5）。

图5：为了帮助设计人员将调制解调器嵌入到他们的系统中，Multi-Tech开发板允许测试模块化调制解调器，以轻松满足国际标准和功率（图片由Multi-Tech提供）。

重要的一点是，并非每个调制解调器都连接到电话线。有线点对点调制解调器也在这个世界中占有一席之地。例如，工业自动化使用的高速公路可寻址接收器和发射器（HART）技术。这些是慢速，长距离数据传输标准，必须能够与其他制造商的设备互操作。因此，芯片制造商通过器件和开发套件支持这些标准。

这是一个例子，ADI公司的AD5700-1BCPZ-R5是一款用于HART应用的单芯片FSK调制解调器。这些器件基于1200 Hz和2200 Hz频移调制，包括ESD保护和滤波，适用于本安型设计应用。

其他不错的功能是功耗非常低（接收模式下为115μA），能够使用2至5.5伏电源供电，并能够接受低至1.71伏的信号。 UART接口不需要RS-232电平转换器，内部振荡器的额定精度为0.5％。

Micro DTMF和语音在一起

借助灵活的外设和功能强大的处理器，即使是通用微控制器也可以解决一些相当高端的任务。但是，当一个部件设计时考虑到特定的功能类别时，它通常是最合适的。

有趣的技术融合来自Atmel及其U4091系列音频处理器，适用于实现调制解调器和DTMF以及语音功能。 Atmel培训模块可以向您介绍处理器系列，DEMOBOARD-U4091BM是使您的应用程序快速启动和运行的方法。

U4091系列采用DTMF，语音处理，语音切换和音调生成功能，用于确认和提示。它可以通过自己的功能进行编程，并可以通过串行总线与其他CPU通信。

你点亮我的生活

电信最有用的开发系统是光纤模块。这些高速模块需要良好的PCB布局，通常还需要高速处理器和接口元件。因此，作为开发环境一部分的小型电路板可以提供参考设计，以便与您的实现进行比较。通常建议的布局甚至完整的参考设计（包括Gerber文件）都可以从不同的制造商处获得，这可以加快产品上市时间。在投入高成本生产原型之前，这些开发模块是测试初始设计的快速有效方法。

这种光纤开发系统的一个例子来自Finisar的FDB-1018和FDB-1022开发系统，用于小型可插拔（SFP）光收发器和扩展范围的10 Gbit/sec XFP光收发器，分别。 FDB-1018支持125 Mbit/sec和4.25 Gbit/sec数据速率，FDB-1022支持10 Gbit/sec数据速率。

Finisar的集成光纤模块系列服务于电信市场，支持电信标准，如SONET OC-3，OC-12和OC-48以及1 Gbit/sec和10 Gbit/sec以太网。这很有用，因为许多旧的ATM，反向MUX和T3/E3/J3标准正在让位于基于TCP/IP的实现;特别是在解决服务质量问题时。

Finisar等评估板不仅可以作为测试原型和设计连接性的工具，还可以提供参考原理图和详细的PCB布局，这些布局在更高的数据速率下越来越重要。例如，10 Gbit/sec参考设计不仅包括PCB模式，还包括旁路和去耦元件的位置和方向（参见图6）。这很重要，因为在更高的速度下，信号路径可以变成天线而不是传输线，具体取决于阻抗匹配的程度。

图6：评估和开发板的一个主要优点是它们提供了一个基准标准，可用于比较性能并提供非常具体的细节，如Finisar元件放置，方向和PCB布局指南（由Finisar提供）。