FXS(le88266)工作原理介绍

1.FXS简介

　　所谓FXS(Foreign eXchange Station)，是用来连接传统电话机使用的。FXS的另外一个功能，就是可以连接传真机，或是以外线的方式连接入商用交换机。其基本电路包括两部分：CODEC 与 SLIC(用户线路接口电路)。
　　经常和SLIC一起出现的另一个术语是SLAC（用户线语音处理电路），用来实现用户模拟语音的PCM编解码。即 SLAC包含了CODEC，而SLIC只是单纯的接口线路！

　1.1 CODEC的功能

　　CODEC由 ADC与 DAC构成。ADC 将来自模拟电话的模拟信号转换为可通过VoIP网络传输的数字信号。DAC将数字信号转换为模拟电平，以驱动模拟电话。为了实现 4kHz的音频带宽，ADC与DAC的采样速率通常约为8kHz，这就是窄带，目前16kHz的宽带正在逐步取代窄带。

　1.2用户线路接口电路（SLIC）的功能

　　SLIC的基本功能为：BORSHCT，具体含义如下。
　　Battery feed（馈电）：对用户电话机及用户线，在空闲时和通话期间要连续馈电，馈电电压一般在-48V。
　　Over voltage（过压保护）：用户线是外线，可能受到雷电轰击或高压电线的碰撞，如果高压进入交换机内部就会毁坏交换机。因此用户线进局时首先接到总配线架（MDF）上，在总配线架上对每一条用户线都装有保安器，它能保护交换机，使其免受高压袭击。这是第一次进行过压保护。由于保安器输出的电压可能达到上百伏，而这个电压对集成化的用户电路及数字交换网络来说，仍存在破坏性，所以，用户电路也采用了过压保护电路。这是第二次进行过电压保护。
　　Ringing（振铃）：由于振铃电压较高，我国规定为90±20V交流电压。
　　Supervision（监视）：这个功能通过监视用户线直流电流来监视用户线回路的通/断状态，通过监视用户线回路的通/断状态可以检测以下用户状态：如用户话机的摘/挂机状态；号盘话机发出的拨号脉冲；用户通话时的话路状态及话终挂机监视。
　　Hybrid（2/4线转换）：用户话机的模拟信号是二线双向的，但是PCM数字信号是四线单向的，因此编码前、译码后要进行二/四线的转换，由集成电路实现。
　　Coding（编译码）：编译码器的任务是负责模拟信号和数字信号间的转换。模拟信号变为数字信号由编码器负责，而数字信号变为模拟信号则由译码器负责。目前常用单路编译码器，即对每个用户实行编译码，然后合并成PCM的相应时隙串。一般采用集成电路实现这一功能。
　　Testing（编译码）：由测试开关负责将用户线接至测试设备，以便对用户线进行测试。

2.Le88266硬件电路介绍

　　做驱动必须了解硬件接口！图2-1是从le88266的芯片手册中抠出来的，该图完美的展示了le88266的对外接口。图2-2、图2-3和图2-4是芯片的外部接口电路。接下来就按照这四张图来介绍芯片各引脚的功能，以及外围电路的设计原理。　　
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(图2-1)
　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(图2-2)
　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(图2-3)
　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(图2-4)
　　TIPD1/RINGD1，TIPD2/RINGD2 内部有高压电路线路驱动器及电压转换电路，其作用是给线路送馈电。馈电一般为-48V，通过-32V和-57V电压转换后给出。TIP和RING的另一功能是输出语音信号，下行HIGHWAY信号通过芯片的解码电路后转换为模拟信号输出，通过TIP和RING线路送到用户话机（D TO A， 模拟输出信号是以电流的方式输出）。馈电特性有C6寄存器的参数设置。
　　当环路电阻变化时，LE88266能在VBL与VBM之间自动切换电源，当A/B线的电压大于|VBL+VAS+200*ILA|时，馈电电源从VBL切换到VBM，当A/B线的电压小于|VBL+VAS+200*ILA+4|时，馈电电源从VBM切换到VBL，为防止切换时产生的抖动，有4V的回差电压。
　　TDC1、TDC2、RDC1、RDC2 分别接一个 402K 的电阻到 TIPD1、TIPD2、RINGD1、RINGD2。这四个引脚是直流输入端，内部应有 A/D 电路，TDC/RDC 用来感应 Tip/Ring上的直流电压，通过内部 A/D 转换，其转换的结果作为 DC 馈电特性的反馈控制，控制 DC 的馈电。另外，TDC/RDC 也能用于线路测试，测试线路电压(在 Disconnect 状态下，测试线路有否碰外线高压等)，能用于测试 Tip/Ring 对地漏电流和对地电容。
　　TAC1、TAC2、RAC1、RAC2这四个输入引脚是交流信号的输入端，其功能是从Tip/Ring线上输入模拟信号，即A TO D方向的模拟信号输入，用户语音信号送到TIP和RING之后经过隔直电容滤除直流信号，保留交流信号送芯片进行编码处理。
　　TAC1/RAC1、TAC2/RAC2内部是差分输入电压放大器，CTAC、CRAC是隔直流电容，RTAC、RTAC是放大器的输入电阻，其大小会影响到放大器的放大量。
当语音信号通过AC管脚检测到后，缓冲之后会被模拟AX增益放大器放大，然后送到AD转换器进行采样，滤波，并进行相应的压缩工作（A/U律或者线性编码）。
　　第一个高通滤波器被用来屏蔽DC端的低频信号，第二个高通滤波器和阶式滤波器被用来屏蔽AC侧的低频信号，例如电源的50HZ和60HZ低频信号。
　　RSN、RTV引脚内部是一个电压/电流放大器，也就是四线到四线的放大器（G44放大器），电阻RT是V TO I的反馈电阻/转换电阻，其大小会影响V TO I的放大量，应用电路的推荐值是RT=47.5K。
　　IHL1、IHL2是线路驱动滤波，接4.7uF电容到VREF。
　　LFC1、LFC2连接电容到地，该电容起到改变上电的时间，0。1UF的电容，大约有15MS的上电延时时间。
　　VREF模拟参考电压，接一电容（10UF）到地，VREF是LE88266内部模拟电路的参考电压和偏置电压(1.43V~1.57V)。IREF是参考电流输入，接一个75K电阻到地。
　　SWVSY、SWVSZ：分别为Y通道、Z通道的电压输入，用来测试（感应）DC-DC的输出电压，其内部有A/D电路，输入的电压经A/D转换，其转换的值与DC-DC寄存器中设置的值进行比较，根据比较的结果调整SWOUTY和SWOUTZ的输出脉冲宽度。
　　SWCMPY、SWCMPZ：分别是Y、Z通道的电压补偿输出端。
　　XB是外部电压输入端，用来测试VBATH的电压。
　　SWOUTY、SWOUTZ：分别是Y、Z通道的控制脉冲输出，其输出脉冲宽度的大小来调整DC-DC的输出电压。
　　SWISY、SWISZ：电流感应输入端，起到过流保护作用，当因负载短路等导致DC-DC输出电流过流时，LE88266的DC-DC控制器关闭SWOUT的输出，起到保护DC-DC的作用。此管脚不用时需要直接接地。

3.Le88266工作状态

1、Shutdown：在上电或硬件复位时，LE88266处于Shutdown状态，一旦FS和PCLK时钟同步后，对内部寄存器初始化，则可从Shutdown状态转到Disconnect状态。在Shutdown状态下，DC-DC处于关闭。
2、Disconnect：在该状态下，LE88266高电压线路驱动器处于关闭状态，A、B线呈现高阻状态，这一状态下使用VBM电源。
3、IDLE：Idle状态是低功耗模式，当线路处于ON-HOOK时，LE88266应设置为IDLE状态，不能传输语音。在这一状态下，DC-Feed，Off-HOOK和Ground Key处于Active。使用VBM电源。
4、Active Low Battery，Active Medium Battery：当检测到线路摘机，或需要挂机传输CID时，则把状态迁移到Active Low，在active Low/Medium状态下能传送语音信号（通话），DC-Feed，Off-HOOK和Ground Key处于Active。Active Low使用VBL电源，Active Medium使用VBM电源。
5、Tip Open：Tip端处于开路状态，Ring与Idle状态一样。一般用于Ground Key，使用VBM电源。
6、Ring Open：Ring端处于开路状态，Tip与Idle状态一样。一般用于Ground Key，使用VBM电源。
IDLE、Active、Tip Open和Ring Open状态，DC-Feed处于激活，由DC-Feed Parameter寄存器设置直流馈电特性。DC参数：VOC、VAS、ILA。
7、Balanced Ringing：LE88266的铃流波形是正弦波或梯形波，在振铃状态时，使用VBH电源。　　

4.滤波器功能介绍

GX A TO D数字放大器，范围是12DB，步长0.1/Step
AX A TO D模拟放大器，0/6。02DB
X 调整A TO D频率特性
GR D TO A数字衰减器，范围 -12DB，步长-0.1/Step
DRL D TO A 数字衰减器，0/-6。02DB
AR D TO A 模拟放大/衰减器，0DB、6。02DB、-6。02DB
B 调整终端平衡回损
Z、DSIN 调整二线输入阻抗　　

5.Le88266初始化流程

1、发硬复位命令 04
2、延时 3MS
3、设置时钟频率 46H,82H(PCLK=2.048MHZ)
4、延时 1MS
5、读芯片版本号 73
6、设置 DC-DC 参数
1) 设置 DC-DC 参数 E4 00 05 11，VBL=SWSY，VBM=XB，VBH=SWVS2 Vbatl=-30V
2) 设置 DC-DC 控制参数:E6 06
7、设置 PCM 发送时序(发送边沿)44,40,PCLK 上升沿发送。
8、初试化通道命令
1) 选择通道使能 4A 01
2) 设置 R、Z、DSIN、GX、GR、B1、B2、X 滤波器参数(Winslac 计算的参数)
CA E2 ;DISN
98 3A B1 DA 22 F2 DB 32 3A A3 33 ;ZFIR
9A 98 B3 97 9F 01 ;Ziir
8A 2E 01 AA 00 2A B8 3A AA 2E B1 2B CA 32 35 ;RF
88 32 50 6B 9F C2 CC AA BE 22 A4 DA AD ;XF
82 2B E1 ;GR
80 FA 50 ;GX
50 00 ;ANLG
86 A2 52 32 D5 13 A1 22 3B B4 65 6A 87 A8 F0 ;BFIR
96 2E 01 ;BIIR
3) 设置摘挂机门限 loop Supervision Parameter C2
C2 1B 84 C6 05
4) 设置 DC 参数 C6 12 08
5) 设置 Operation Conditions 70 00
6) 设置 Operation Function 60 3F
7) 设置 System State Configuration 68 00
9、分配收发时隙
40 01 42 01
10、设置铃流参数
1) 设置铃流信号的幅度、频率 Signal generator A and B Parameter
D2 00 00 00 00 44 35 E3 00 00 00 00
2) 设置振铃时间间隔 Cadence Timer
E0 00 C8 03 20
3) 设置 Signal Generator Control DE 80
11、设置 SLIC 工作状态
56 00 ——Disconnect
56 04 ——Idle 状态
56 23 ——Active
注:上电初始化,SLIC 的状态必须从 Shutdown—>Disconnect—>Idle
12、初始化下一通道参数。　　

6.摘挂机检测介绍

　　SLIC摘挂机检测是检测环路电流，采用RDC和TDC两个引脚检测，关于这两个引脚的功能前面已经介绍过了。
　　电话机挂机状态下内阻很大，通过电流很低，此时A/D转换电路通过检测线路电流，小于设置的门限电流，芯片认为电话挂机，给出-48V馈电。
　　电话机摘机状态下，电话机的内阻大概为600欧，芯片检测到线路电流大于门限电流，芯片认为电话摘机，馈电停止。
　　门限电流通过C2寄存器设置。同时还需要设置检测扫描时间，为了满足去抖动要求，这个时间设置应该不小于6MS。　　　

7.振铃产生介绍

　　SLIC的振铃信号的幅度、频率是软件可编程的，可以通过Signal Generator A寄存器（D2/D3）设置铃流信号的波形、幅度和频率。振铃信号由A信号产生器产生低压的铃流信号，经SLIC高压驱动放大器放大输出，在TIP/RING差分输出。在振铃期间，SLIC等效为内阻200欧姆的信号源，最大幅度为：Vpk=|VBH|-4。　
　　　　

　　国标对局用交换机的铃流信号要求是铃流频率是25HZ，75V交流有效值和-48V的直流偏置，如下图。
　　　　　　

8.用户接口电路的阻抗

　　用户接口电路的阻抗分为：接口阻抗—交流阻抗；线路阻抗—直流阻抗；负载阻抗–话机阻抗。
　　A、接口阻抗
　　接口阻抗随国家变化，每个国家根据线路的特性定义不同的阻抗模型，根据阻抗模型计算交流参数，如增益、频率响应、二四线回损等。　　
　　　
　　B、线路阻抗
　　传输线阻抗与铜线的直径有关，0.4MM直径的直流阻抗270欧姆/1KM，传输线的模型如下：　　　
　　　　　
　　C、负载阻抗
　　摘机时的等效直流阻抗：没有R键小于300欧姆，有R键小于350欧姆。
　　摘机时的等效交流阻抗:中国话机的等效交流阻抗200+680//100NF
　　振铃时等效负载，对于25HZ的铃流，等效负载大约7K　　　

9.FXS电信入网认证总结

　　FXS口的滤波器阻抗要和测试仪器配置的阻抗一致！这是基础啊，阻抗不匹配，有很多项目是不能测试通过的。

　9.1 损耗频率失真

　　测试增益随频率的变换，以基准频率F=1020HZ，测试电平L=-10DBM的正弦测试信号为测试基准，测试300HZ~3400HZ各频率点的电平与基准电平的差值应满足一定的关系。
　　因为我们做的是IPPBX，语音包需要经过上层IP封装，因此包延时比较大。而在电信的入网认证测试项目中，很多项目是和包延时有关的，这时候我们为了应付认证可以在PCM端将数据直接返回，如果PCM使用DMA中断控制的话，中断时间不能太长，最好是1~2ms。　

　9.2 增益随输入电平的变化

　　以基准频率F=1020HZ，输入电平L=-55DBM~+3DBM的正弦测试信号加到输入端，测试其输出端的电平相对于-10DBM输入时的电平波动应满足以下曲线。　　　
　　　
　　增益随输入电平变化是在电平测试正常后才测试，在小信号部分影响这一指标一般与PCB板布板、电源的纹波和滤波电容有关，在大信号部分，一般与增益的设置有关。

　9.3 二线回损/接口阻抗回输损耗

　　二线回损测试方法：开关K置”1”位置，断开被测接口，选频表测试信号电平P0。开关K置”2”位置，测试被测接口，选频表测试信号电平P1。阻抗回输损耗测试值：P0-P1。
　　　

9.4 终端平衡回输损耗

　　终端平衡回输损耗测试示意图：　　
　　　
　　测试方法：
　　在被测模拟端口接上匹配阻抗，在数字接收端口发送电平为0dBm0、频率在300~3400HZ的等效数字型正弦测试信号，在数字发送端口选测对应的信号电平P0.
　　短路、开路模拟接口，分别测试短路状态条件下的信号电平P0’和开路状态下的信号电平P0”
　　测试某一频率点的TBRL=P0-（P0’+P0”）/2，所测300~3400HZ频带内各频率点的TBRL值应满足以下图形。　　　　
　　　　　

9.5 群时延和群时延失真

　　绝对群时延（B51）：在频率500HZ~2800HZ范围内，最小数值的群延时即为绝对群延时，对于全连接，绝对群延时≦3000uS，95%不能超过3900uS。
　　群时延失真（B52）：在频率500HZ~2800HZ范围内，相对于最低群延时的群延时失真应符合以下曲线。　
　　　　

9.6 串音

　　在串音最不利的条件下(空间位置和时间位置上最容易引起串音的场合)、交换设备任意两模拟接口与数字接口组成的通路间,当主串通路输入一个频率F=1020Hz,电平为0DBm0的正弦测试信号或数字化正弦测试信号,被串通路上测的串音衰减应符合近端大于73DB,远端大于70DB.