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关键词：局域网，网桥，E1
1引言
随着计算机网络的飞速发展，越来越多的企业内部都建立有自己的局域网。对一个小型企业来说，可以方便地在自己的局域网上采用Internet的技术和产品来建立专用企业网络（即Intranet）。而对于一个大型公司或者一个系统来说，由于其分公司和下属机构地理分布不集中，整个公司或系统各个局域网之间的连接就成为关键问题。
本文介绍的E1－LAN网桥设备利用电信部门的E1线路来进行局域网的互联。E1线路本身的通信可靠性有保障，利用电信部门本身的传输网络和成熟技术，E1线路上的数据可以在几十千米到几千千米的距离上传送，甚至可以进行跨国传送。本系统首先用网桥模块抽取局域网上需要送出的数据，然后插入PCM时隙中传播。根据选用时隙的多少，传输速率可以在64kbps到1984kbps之间选择。如果连接多条E1线路，甚至可以达到局域网的10Mbps传输速率。并且，利用PCM时隙的分配，可以用一条E1线路来连接多个局域网。
2选用芯片（模块）简介
2．1 网桥模块IR┐ETH
IR－ETH是RAD公司的一个以太网桥模块，是本设备中的关键器件。IR－ETH具有以下功能和特性：完全兼容IEEE802．3／Ethernet V．2，提供UTP（10Base T）或者BNC（10Base2）的局域网接口，提供TTL的广域网接口（同步串行接口），广域网接口方的数据速率可以达到40Mbps，每秒钟可以过滤和发送15，000帧数据，内建256帧的缓存，内建MAC表可以存储10，000个MAC地址，并能自动学习和更新。
2．2 E1接口芯片MT9075
MT9075是MITEL公司的单片E1收发器，它集成了一个增强的PCM32／30成帧器和一个线路接口单元（LIU）。MT9075有以下特性：Intel或Motorola非复用并行处理器接口，提供ST－BUS／GCI2048 Mbit／s数据／信令总线接口，可选的发送／接收抖动衰减器，可控制滑动方向的弹性接收缓存（2帧），可工作于同步模式和自由模式（主模式），低抖动的锁相环用于产生时钟，提供增强的性能监测功能，LIU的动态范围为20dB。
2．3 主控DSPTMS320F206
本系统采用TI公司的TMS320F206作为主控制器，TMS320F206的主要特性有：指令周期为50ns＠5V（20MIPS），提供三个外部中断，片内集成32K×16的Flash Memory，片内集成544×16的双口RAM，片内集成4K×16的RAM，最大224K×16的外部地址空间。集成的外围元件主要包括：16位的定时器，振荡器，锁相环，全双工的异步串口，增强的同步串口、带四级FIFO，6个通用I／O脚。
3系统设计方案
系统框图如图1所示。
3．1 外部接口
如图1所示，系统用两个外部接口，E1线路接口和局域网接口。因为MT9075集成了线路接口单元LIU，因此只需要在外部增加变压器和少量电阻电容，就可以连接E1同轴电缆。在局域网接口方，IR－ETH模块已经直接提供了LAN接口，无需其他外围元件即可以直接通过网线连接到局域网上。
网桥模块IR－ETH和E1芯片MT9075之间的数据传输及数据的拆分和重组是用DSP（TMS320F206）来控制和实现的。
3．2 DSP和网桥模块的接口
网桥模块有一个同步串行方式的广域网接口，将DSP的同步串口与其相连接，就可以通过DSP收发网桥模块的数据。因为IR－ETH的同步串口的时序和逻辑与DSP的同步串口逻辑稍有差别，因此使用了逻辑变换电路来进行调整。在此两者的连接中，时钟的给予是比较关键的。DSP的同步串口接收数据时，需要使用外部时钟信号来同步；而IR－ETH并没有提供这样的时钟信号，相反，它也需要外部时钟来同步它的同步串口的发送。因此我们使用了DSP的CLKOUT1脚，用其产生时钟信号，送给DSP的CLKR和网桥模块的TXC。而DSP的同步串口发送数据时会有自己的时钟通过CLKX送出，我们只需要将其反相后送给网桥模块的RXC脚即可。
当网桥模块有准备好的数据要送出时，会通过将RTS脚电平拉低来发出请求。我们将RTS接到DSP的中断脚INT2，从而触发DSP的中断来读取数据。通过DSP的IO1脚送出一个响应给网桥模块的CTS，通知网桥模块开始发送数据。
3．3 DSP和E1芯片的接口
通过将E1芯片MT9075的INT／MOT管脚连接到高电平，我们将MT9075设置在Intel非复用并行处理器接口模式。将DSP和MT9075之间的数
据总线、地址总线、读写信号、片选信号连接，即可以实现对MT9075内部的寄存器的读写。MT9075内部的寄存器包括控制寄存器和数据寄存器（存储器）。通过设置控制寄存器，使MT9075工作于正确的模式；通过读写数据寄存器，即可以方便地获取E1线路上的数据，也可以方便地往E1线路上发送数据。
为了保证从MT9075的数据寄存器中读取的数据既不遗漏也不重复，将MT9075的RxFP脚连接到DSP的一个中断脚INT1。这样，MT9075每收到一帧数据后，RXFP出现的脉冲正好可以当作DSP的一个外部中断信号，触发DSP中的中断处理程序来从MT9075的数据寄存器中读取数据。
为了能及时地处理MT9075的异常状态，将MT9075的中断脚连接到DSP的最高级别的中断脚NMI。这样，MT9075出现异常状态时，DSP中相应的程序可以及时通过查询MT9075的寄存器来判断错误类型并作相应处理。
如果本设备应用在E1线路的两端，那么只需要一片E1芯片即可以。如图2中的A、D两设备。 如果本设备在E1线路的中段，截取了E1线路，为了保证整条E1线路能畅通，则需要两片E1芯片。可以为每个设备分配E1线路中的几个时隙，每个设备只读取这几个时隙中的数据，也只往这几个时隙中发送数据。而其他数据，通过设置MT9075的寄存器，可以原封不动地继续通过E1线路往下
一个节点传送。如图2中的B、C两设备。
时钟同步是保证E1芯片能够可靠工作的一个关键。这里简要说明一下本设备中如何实现时钟同步。
以图2为例，整个设备中只能有一个主时钟。设定设备A的发送部分工作在主时钟方式，线路LN1连接到设备A的发送方。那么B、C、D的接收要从E1线路提取时钟，并且发送数据时即采用此提取出的时钟。特别对于D设备，从LN1提取出的时钟将用于往LN2发送数据。这样，整个系统即可以实现同步。
时隙的分配、设备类型的识别、以及时钟同步的·41·模式，均通过拨码开关来设置。设备的工作状态，通过发光二极管指示。
整个系统的工作流程可以概括如下：
（1）系统上电后，DSP运行初始化程序：读取拨码开关的配置，设置MT9075的寄存器，对MT9075进行初始化；对DSP自身进行必要的初始化。IR－ETH模块上电后可以自行初始化。
（2）当网桥模块收到不是发送给本局域网的数据后，将数据按照HDLC格式进行封装，然后通过将RTS脚电平拉低来发出请求，从而触发DSP的中断。DSP通过IO1脚送出一个响应给网桥模块的CTS，然后网桥模块开始通过同步串口发送数据，DSP的同步串口接收到数据，根据配置写入到MT9075相应时隙对应的数据寄存器中。MT9075将数据寄存器中的数据送到E1线路中相应的时隙中去。
（3）另一端设备中的MT9075收到E1上一帧数据后，通过RxFP脚触发DSP的中断。DSP程序根据配置，从MT9075中的数据寄存器中读取相应时隙的数据。然后通过DSP的同步串口，将数据送给IR－ETH模块。网桥模块收到数据后，按照HDLC协议进行解码，还原成局域网上的数据格式，然后通过局域网接口送到局域网中去。这样，两个局域网往上的数据就实现了互通，两个地理位置相差
很远的局域网实际变成了一个大的局域网。
4结束语
本设备可以在ISO七层模型中的数据链路层实现802．3局域网的互连，并能提供最大比MODEM快三十倍以上的传输速率。即使各个局域网在地理位置上相差很远，由本网桥系统连接起来之后，用户方看到的将是一个大型局域网。用户对远地局域网上数据的操作将和操作本地局域网一样。在规划好IP地址以后，Internet上流行的http，ftp，telnet等服务均可以在本网桥系统之上透明地使用。本系统中两个网桥之间的E1线路由电信部门提供，借助电信部门的成熟技术，理论上可以实现全球范围内的数据传输。利用本设备组建的网络不需要借用公众互联网，保密性好。本设备在组建企业专用网、远程监控等方面有着很广泛的应用前景。
2 朱世华．程控数字交换原理与应用．西安：西安交通科技大学出版社，1996
3 樊昌信等．通信原理．北京：国防工业出版社，1998
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