基于FPGA的语音交换方案的设计与实现

论文摘要

当今社会数字集成电路得到了广泛的应用。得益于数字集成电路的飞速发展,数字程控交换机在性能得到极大的提升的同时,成本却大幅下降,容量为几十门到几百门电话的中小型程控交换机得以普及。近年来酒店业和服务行业的迅猛发展,又给数字程控电话交换机提供了一个广阔的市场空间。在整个数字程控交换系统中,按照通信流程完成语音数据的交换是实现各种扩展功能的前提和基础。目前很多数字程控交换机中采用的是专用的语音交换芯片,这样做的好处是让研发过程变得比较简单。缺点是交换机的电话容量和功能也被限定,扩展性很差。由于企业的规模有大有小,数字程控交换机的研发企业更希望有一种灵活性好,便于扩展的系统平台设计,以满足各种规模的市场需求。本文针对项目课题的需求,在对比几种系统设计方案之后,选择以FPGA(Filed Programmable Gate Array)代替专用交换芯片完成语音数据的交换工作。本文着重介绍了控制板上FPGA的内部模块划分和模块的设计,主要包括数据收集模块、接口状态检测模块、FPGA与CPU和DSP(Digital Signal Processor)的接口、语音数据交换模块等等。详细介绍了FPGA如何与嵌入式应用程序以及DSP一起,按照通信流程完成语音数据的交换并实现各种扩展功能。采用本文设计方案的数字程控交换机已经完成了功能和稳定性的严格测试,并已经准备投入生产。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 课题来源与研究内容
• 1.3 本文组织与内容
• 2 理论基础与系统概要设计
• 2.1 交换原理
• 2.2 现场可编程技术
• 2.3 系统硬件设计
• 2.4 信令通信流程
• 2.5 本章小结
• 3 FPGA 模块的设计
• 3.1 ST-BUS 数据帧格式定义
• 3.2 接口板FPGA 的设计
• 3.3 综合控制板FPGA 的设计
• 3.4 本章小结
• 4 FPGA 的仿真与调试
• 4.1 仿真环境的搭建
• 4.2 仿真结果分析
• 4.3 综合后仿真及时序分析
• 4.4 板级调试
• 4.5 本章小结
• 5 测试及结果分析
• 5.1 测试环境与测试方案
• 5.2 测试结果
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 技术方案的改进与提高
• 致谢
• 参考文献