于雪

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

1 引言

程控交換機(jī)軟件是一種實(shí)時性、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)計帶來了很大的困難，因此選擇合理的軟件結(jié)構(gòu)是整個交換機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計的關(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，特別是小門數(shù)程控交換機(jī)有著較好的市場前景。由于電力系統(tǒng)對程控交換設(shè)備的要求很高，主要要求通信電路具有穩(wěn)定可靠、暢通無阻、實(shí)時性強(qiáng)、接續(xù)速度快、調(diào)度功能完善等特點(diǎn)。

程控數(shù)字交換機(jī)是現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計算機(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。

本文編制的是時鐘級程序，包括不同模式的定時方式，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)時性在正常情況下對實(shí)時性要求最為嚴(yán)格的是信號接收及信號處理程序（微秒、毫秒級），相對而言對實(shí)時性要求最低的是運(yùn)行管理程序（秒級）。

2.2 并發(fā)性和多道程序運(yùn)行并發(fā)性就是在同一時間段內(nèi)CPU運(yùn)行多道程序。采用多道程序運(yùn)行方式可以使CPU在一段時間內(nèi)保持若干進(jìn)程處于激活狀態(tài)。不同用戶啟動的呼叫處理進(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)行時間不超過2小時。提高可靠性的措施有：⑴對關(guān)鍵設(shè)備（如控制系統(tǒng)、交換網(wǎng)絡(luò)）采用冗余配置；⑵采用各種措施及時發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)的錯誤，如為軟件故障，則采用程序段的重新執(zhí)行或再啟動，予以恢復(fù)。

2.4 適應(yīng)性的要求⑴為使之能適應(yīng)不同交換局對交換機(jī)的具體要求，在交換機(jī)的軟件設(shè)計中采用參數(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)和用戶數(shù)據(jù)來適應(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)計方法，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)，在編程時盡量采用有意義的標(biāo)識符常數(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)先級介紹

軟件系統(tǒng)的優(yōu)先級分為：中斷級、時鐘級、基本級。

3.1 中斷級程序

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

3.2 時鐘級程序

⑴時鐘級程序主要用來發(fā)現(xiàn)外部出現(xiàn)的事件，時鐘級程序?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)先級隊列等待基本級程序處理；⑵時鐘級程序由時鐘調(diào)度程序調(diào)度執(zhí)行，而時鐘調(diào)度程序是由時鐘中斷啟動的。

3.3 基本級程序

⑴基本級程序的功能是對外部發(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)行時構(gòu)成進(jìn)程，基本級也稱為進(jìn)程級；⑶呼叫處理各進(jìn)程具有較高的優(yōu)先級，管理與維護(hù)程序的大部分進(jìn)程優(yōu)先級較低；⑷基本級程序由任務(wù)調(diào)度程序調(diào)度執(zhí)行。

4 時鐘級程序的設(shè)計

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

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

用戶信息檢測內(nèi)容主要包含用戶摘掛機(jī)狀態(tài)檢測和對用戶撥號信息的檢測（識別撥號方式并進(jìn)行收號）。

4.1 用戶摘掛機(jī)狀態(tài)的檢測根據(jù)硬件電路的設(shè)置，用戶掛機(jī)狀態(tài)為高電平'1'，摘機(jī)狀態(tài)為低電平'0'。程序設(shè)定檢測確認(rèn)周期為200ms。為了避免由于干擾而引起的誤操作，在識別一個用戶是否有摘掛機(jī)動作時判斷是否能連續(xù)25個周期（每一個基本周期為8ms）均能檢測到該用戶的同一狀態(tài)，如能夠檢測到是同一狀態(tài)則確定用戶動作，并將檢測結(jié)果送至基本級程序分析處理（是否轉(zhuǎn)變用戶狀態(tài)由基本級程序分析處理）。由于每個用戶摘、掛機(jī)狀態(tài)只占用一個二進(jìn)制位，而每次只對一個二進(jìn)制位進(jìn)行檢測會大大降低系統(tǒng)運(yùn)行效率，所以采用群處理的方法（每次對8個用戶同時進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果送至相應(yīng)存儲單元，然后等待基本級程序處理）。用戶摘掛機(jī)狀態(tài)的檢測使用96ms的基本時鐘周期，連續(xù)保持192ms（2個基本周期）同一狀態(tài)，CPU才進(jìn)行判斷處理（基本級完成）。由于硬件設(shè)計系統(tǒng)為8用戶，因此系統(tǒng)采用群處理方式對用戶進(jìn)行摘掛機(jī)狀態(tài)的檢測只需檢測一次。

4.2 撥號脈沖的識別與接收號盤話機(jī)送來撥號信息的是脈沖信號，與用戶的摘掛機(jī)狀態(tài)一樣也是用戶線的斷、續(xù)狀態(tài)。因此這部分設(shè)計仍然使用判別用戶線狀態(tài)的方法來識別撥號脈沖。

4.3 雙音頻信號的識別在雙音頻話機(jī)號碼接收中，由于采用了單片濾波譯碼芯片MT8870，因此號碼的接收比較簡單。MT8870芯片從DTMF信號輸入至檢測識別出其對應(yīng)的代碼的建立時間是40ms左右，因此，采用16ms周期對其進(jìn)行掃描（仍然使用8ms基本周期）。由于此種方式工作過程比較簡單，在此就不再詳細(xì)介紹。

值得說明的是，在用戶摘機(jī)之初，時鐘級程序?qū)τ脩敉瑫r使用兩種撥號檢測方法同時進(jìn)行掃描，直到以一種方式接收到號碼之后，才停用另一種收號方式。由于硬件系統(tǒng)只提供了兩路雙音頻收號系統(tǒng)，因此，軟件程序就需要對收號資源進(jìn)行分配，這部分功能主要是由基本級程序?qū)崿F(xiàn)的。

5 結(jié)束語

綜上所述，CPU對用戶狀態(tài)（信息）的檢測均是通過8ms的基本周期來完成的。用戶摘掛機(jī)狀態(tài)采用的是不間斷的掃描方式；其它信息的檢測是通過相應(yīng)的啟動標(biāo)志來進(jìn)行控制，以達(dá)到對用戶的各種狀態(tài)在不同周期進(jìn)行定時掃描的目的。

[1]葉敏.程控數(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:中國人民大學(xué)出版社,2001年