|
Телефонная связь и микросхемы компании Winbond
Люди старшего поколения отлично помнят тяжелые черные телефонные аппараты
с вращающимся диском, который приходилось крутить до мозолей на пальцах, чтобы заказать, например, билеты на поезд. Сегодня телефоный аппарат — это надежный помощник делового человека, посредник нуждающихся в общении людей.
Современный телефонный аппарат не только с высоким качеством воспроизводит голос говорящего на другой стороне земного шара, но и автоматически дозванивается до нужного номера, нормальным человеческим голосом сообщает о звонках и звонивших в отсутствие абонента, а также позволяет работать с автоматическими справочными службами.
Естественно, что современный телефонный аппарат не мог быть создан
без совершенствования техники и технологии микроэлектроники.
Микросхемы, используемые в телефонных аппаратах, производятся многими крупными (и не очень крупными) компаниями. Мы же рассмотрим номенклатуру микросхем для телефонии, изготавливаемых ведущей тайваньской фирмой Winbond. В России эта компания пока еще не очень известна, но о продукции уже можно получить информацию на русском языке.
Наиболее общая для всех телефонных аппаратов номенклатура ИС набора номера. Номенклатура ИС набора номера фирмы Winbond очень широка — свыше 25 серий, и каждая серия состоит из нескольких приборов, отличающихся в основном набором встроенных функций и некоторыми временными характеристиками, ориентирующими приборы на использование в определенных регионах мира, например во Франции. Основные отличия серий заключаются в объеме памяти номеров и ее типе (есть серии с энергонезависимой Flash-памятью — серии с индексом F), в формате подключаемых клавиатур, наличии встроенных контроллеров ЖК-дисплеев. Основные характеристики ИС набора номера приведены в таблице 1. Гораздо больше у этих серий общих функций.
Общие функции
- набор номера в тоновом или импульсном режиме с возможностью оперативного переключения клавишей «*/T»;
- запоминание последнего набранного номера;
- сохранение в памяти паузы переключения от импульсного набора к тоновому в виде цифры;
- значение паузы между нажатиями клавиш 3,6 секунд (в ряде случаев 2,0 секунды);
- соотношения длительности импульса набора и паузы между импульсами 2:3 или 1:2, что определяется состоянием вывода MODE;
- скорость набора 10 или 20 импульсов в секунду, устанавливаемая внешними выводами;
- встроенный сброс по подаче питания;
- использование кварцевого кристалла или керамического резонатора на частоту 3,579545 МГц;
- напряжение питания от 2,0 до 5,5 В (только у приборов с индексом F нижняя граница напряжения питания на уровне 2,4 В);
- потребление в основном 0,4 мА (тоновый режим) и 0,2 мА (импульсный режим). До 0,6 и 0,4 мА потребление поднимается у приборов, оснащенных встроенными контроллерами ЖК-дисплеев.
К категории ИС набора номера фирма Winbond также относит генератор тона W91082N, взаимодействующий по последовательному каналу с микроконтроллером. Микроконтроллер посылает 5-разрядные коды, в соответствии с которыми прибор W91082N генерирует и выдает на выход DTMF 16 двухтоновых и 8 однотоновых сигналов. Как и все ИС набора номера, этот прибор работает с кварцевым кристаллом или керамическим резонатором на частоту 3,579545 МГц, напряжение питания может быть в диапазоне от 2,0 до 5,5 В, а потребление не превышает 0,4 мА. Прибор размещен в 8-выводном DIP-корпусе. Производитель отмечает, что этот прибор может использоваться от беспроводных телефонов и офисных АТС до систем идентификации позвонившего человека.
Трудно представить себе современное электронное устройство без микроконтроллера — и современный электронный телефонный аппарат не является исключением.
Номенклатура микроконтроллеров фирмы Winbond, ориентированных на телефонные применения, показана в табл. 2. Эти микроконтроллеры, изготавливаемые по CMOS-технологии, могут быть использованы так же, как удаленные контроллеры, контроллеры клавиатуры, контроллеры ИС синтеза речи и пр., когда необходимо большое количество линий I/O или возможность управления жидкокристаллическими дисплеями.
Все представленные в таблице микроконтроллеры 4-разрядные. Их можно разделить на две основные группы: семейство W742, оснащенное встроенной RAM данных LCD и драйвером LCD, и семейство W921 с последовательным интерфейсом, позволяющим использовать внешние контроллеры LCD.
Как и все микроконтроллеры, предназначенные для использования в конечной продукции с большими объемами производства, микроконтроллеры Winbond изготавливаются с масочно программируемой ROM (с Flash-памятью).
Все микроконтроллеры этих двух семейств работают с кварцевыми кристаллами или керамическими резонаторами на частоту 3,58 МГц. В то же время большинство микроконтроллеров семейства W742 может работать с тактовой частотой 400 кГц, а микроконтроллеры семейства W921, кроме того, могут работать с тактовой частотой 4 и
2 МГц, 800 и 400 кГц, в том числе с времязадающей RC-цепочкой, что способствует организации наиболее экономичного режима работы. Большинство микроконтроллеров может работать в режиме двойной тактовой частоты. При этом субчастота задается кварцем с частотой 32,768 кГц.
Рис. 1. Блок-схема микроконтроллера W921E840A
Некоторое представление о возможностях микроконтроллеров дает блок-схема микроконтроллера W921E840A, практически базового кристалла для всех микроконтроллеров серии W921.
Карта памяти программ и режимы адресации областей памяти этого микроконтроллера показаны на рис. 2. Отметим, что в памяти программ размещаются и таблицы просмотра, работу с которыми обеспечивает специальный режим адресации.
На рис. 3 показана карта распределения регистров RAM. В 4-разрядной области RAM микроконтроллера W921E840A размещаются
64 регистра специального назначения, 16 рабочих регистров, 128 регистров общего назначения и 304 многофункциональных регистра.
Основные отличия микроконтроллеров семейства W742 от W921 заключаются в 16-разрядном формате и страничной организации ROM семейства W742, возможности адресовать до 64 К 4-разрядных элементов страниц просмотра, размещаемых в пространстве ROM, и банковой организации пространства RAM по восемь страниц с организацией 16x4 в каждом банке. Именно эти отличия и лежат в основе того, что эти два семейства работают с различными системами команд и используют отличающиеся способы адресации.
Общим для обоих семейств, как это уже отмечалось, является возможность работы на единой для всех микроконтроллеров частоте 3,58 МГц, большое количество I/O, формирование сигнала DTMF и высокая насыщенность встроенной периферией.
Рис. 2. Карта памяти программ микроконтроллера W921E840A
В набор входов и выходов входят двунаправленные I/O с индивидуальным или групповым (по порту) управлением, однонаправленные входы и выходы, выходы с большой нагрузочной способностью, обеспечивающие прямое управление светоизлучающими диодами (LED). Практически все I/O являются многофункциональными, выполняющими функции входа или выхода сигналов встроенной периферии или организации установки адресов или пересылки данных при программировании Flash-памяти.
Обязательной встроенной периферией всех микроконтроллеров семейств W742 и W921 является генератор сигналов DTMF. Специального формирователя импульсного набора нет, но организация импульсного набора таким цифровым устройством, как микроконтроллер, не должна представлять особой сложности. Обязателен для всех микроконтроллеров и сторожевой таймер. В семействе W742 это аппаратный таймер на основе комбинации счетчика и предварительного делителя, в семействе W921 задачи сторожевого таймера может выполнять один из многофункциональных таймеров-счетчиков.
Таймеры микроконтроллеров семейства W742 ведут отсчет временных промежутков, формируя сигналы прерывания, формируют импульсные сигналы произвольной частоты, подаваемые на вывод MFP. Функции перезагружаемых таймеров-счетчиков семейства W921 несколько шире — это, как уже отмечалось, реализация функции сторожевого таймера, организация делителей частоты с коэффициентом деления от 2 до 19, подсчет событий, формирование сигналов произвольной частоты, измерение длительности импульсов и пр. Еще одной особенностью семейства W921 являются 4-канальный аналоговый компаратор и одноканальный 8-разрядный цифро-аналоговый преобразователь.
Встроенная периферия микроконтроллеров семейства W921 практически одинакова. Более того, из табл. 2 видно, что характеристики микроконтроллеров W921C(E)84X отличаются лишь комбинацией генератора тонов нажатия клавиш и субгенератора, работающего на частоте часового кварца 32,768 кГц.
Синхронный последовательный интерфейс, которым оснащены практически все микроконтроллеры обоих семейств, обеспечивает прием/передачу восьми разрядов (двух полубайтов — нибблов) и может быть использован для организации связи с внешней периферией. В частности, микроконтроллеры семейства W921 посредством этого интерфейса могут управлять драйверами LCD.
В настоящее время фирма Winbond выпускает две серии драйверов LCD, оснащенных встроенными часами реального времени: W33D0001 и W33D0160. В каждой из этих серий в процессе производства маской задается напряжение питания и ряд других функций. Драйверы серии W33D0001 обеспечивают отображение 16 цифр (128 точек) при смещении 1/3, скважности 1/4 и 32 управляемых сегментах, отображение високосности года, месяца, числа месяца, часа и минуты. Кроме того, эти драйверы обеспечивают отображение времени разговора. Драйверы серии W33D0160 обеспечивают отображение
20 цифр (160 точек) при смещении 1/3, скважности 1/4 и 40 управляемых сегментах, отображение високосности года, месяца, числа месяца, часа, минуты и секунды. Управление драйверами обоих серий выполняется ведущим микроконтроллером через последовательный канал, организованный по выводам драйверов RCLK, RDATA, WCLK и WDATA.
Рис. 3. Карта распределения регистров RAM
Кодирование масочных исполнений LCD-драйверов серии W33D0001 показано ниже,
а в табл. 3 показаны варианты масочного исполнения LCD-драйверов серии W33D0160.
W33D _ _ _1
Напряжение питания:
1 — 1,5 В, кварцевый кристалл;
2 — 1,5 В, RC-цепочка;
3 — 3 В, кварцевый кристалл;
4 — 3 В, RC-цепочка;
0: MS = активен низким уровнем,
возврат в последнее состояние через 15 с.
В разряде десятков часов и минут цифра «0» не представляется;
1: MS = активен высоким уровнем, возврат в последнее состояние через 15 сек.
В разряде десятков часов и минут цифра «0» не представляется;
3: MS = активен высоким уровнем, возврат в последнее состояние через 15 с.
Цифра «0» в разряде десятков часов и минут представляется.
Частота на выводе COM:
2–16 Гц
4–32 Гц
Примечание: MS — вывод управления режимом.
Также с использованием микроконтроллера в качестве ведущего работает цифровой процессор W62410, применение которого позволяет реализовать безленточный автоответчик, в котором отсутствует достаточно капризная магнитная лента. Цифровым процессором W62410, реализующим метод сжатия речи STREAMTALK, выполняется обработка и вывод речевых выходных сообщений, обработка входных сообщений с телефонной линии. Управление памятью Flash и DRAM входящих сообщений и 16 линий ввода/вывода позволяют реализовать полностью цифровой автоответчик с памятью входных сообщений объемом до 64 Мбит и с памятью выходных сообщений на основе ROM или, что важнее для наших разработчиков, на основе Flash-памяти. Прибор оснащен часами реального времени, отсчитывающими дни недели, часы и минуты и работающими в режиме Power down, что позволяет организовать в этом режиме регенерацию DRAM. Управление цифровым процессором W62410 выполняется посредством последовательного канала или по 8-разрядной параллельной шине, что позволяет использовать в качестве ведущих 4- или 8-разрядные микроконтроллеры.
Кроме цифрового процессора W62410 в группу приборов DTAD (Digital Telephone Ansvering Device) компания включила прибор W6612 — сдвоенный PCM сигма/дельта
A/u-Law кодек-фильтр и прибор W6692 — контроллер интерфейса ISDN S/T с шиной PCI — автономный прибор, обеспечивающий взаимодействие с ISDN Internet.
Кодек-фильтр W6612 обеспечивает производительность в 64 кБ/с, совместим со стандартами CCITT G.711/G.714, работает в режимах A-Law и u-Law компрессора-экспандера и линейном 14-разрядном режиме, выполняет 3 типа пересылок: длинными и короткими фреймами и GCI (general circuit interface).
Прибор W6692 представляет собой полнодуплексный приемопередатчик интерфейса 2B + D S/T, совместимый с рекомендациями ITU-T I.430. На одном кристалле интегрированы три контроллера HDLC — один для
D-канала и два других для B-каналов, таймер, вход прерывания, микропроцессорный интерфейс. Здесь контроллеры HDLC способствуют эффективному обращению к сервису сигналинга и данных.
В номенклатуру приборов для телефонии фирмы Winbond входит еще одна группа — Caller ID (приборы идентификации вызывающего абонента). Входящие в эту группу приборы (W91030B и W91031) совместимы со спецификациями Bellcore TR-NWT-000030 & SR-TSV-002476, British Telecom (BT) SIN227 и U. K. Cable Communications Association (CCA), то есть могут быть использованы лишь в том случае, когда телефонные станции оснащены соответствующим оборудованием, посылающим абоненту информацию идентификации. К областям применения этих приборов специалисты фирмы Winbond относят:
- определители вызывающих абонентов в системах Bellcore CID (Calling Identity Delivery) и British Telecom CLIP (Calling Line Identity Presentation);
- перспективные телефонные аппараты с расширенными функциональными возможностями;
- некоторые вспомогательные телефонные устройства, факсы и автоответчики;
- системы телефонных баз данных и системы интеграции телефонии с компьютерами (компьютерная телефония).
Рис. 4. Блок-схема безленточного автоответчика на основе цифрового процессора W62410
Современные телефонные аппараты, реализуемые на основе телефонной номенклатуры фирмы Winbond, позволят абоненту получить самый современный сервис, интегрировать телефонию с компьютерами — организовывать переадресацию и удержание вызова, пользоваться автоматическими справочниками, получать речевые сообщения в текстовом виде и отправлять текстовые сообщения, используя голосовой ввод.
Евгений Крылов
info@rainbow.msk.ru
|
