NGN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀E1數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)設(shè)

1 引言

　　隨著電信網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，基于軟交換技術(shù)的NGN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。在構(gòu)建中，NGN需通過信令網(wǎng)關(guān)SG與現(xiàn)有的七號(hào)信令網(wǎng)互通，但在物理上采用HDLC格式的E1傳輸。為了維護(hù)NGN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同采集口的多協(xié)議關(guān)聯(lián)、呼叫的合成等功能，相應(yīng)的測(cè)試儀表必須提供網(wǎng)卡和E1卡的測(cè)試接口。根據(jù)NGN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀表的總體設(shè)計(jì)方案要求，數(shù)據(jù)采集卡采用PCI插槽，E1信號(hào)經(jīng)物理接口器件成幀，通過串口送給MUSYCC，完成消息重組，最后通過PCI總線將消息送至上層軟件進(jìn)行協(xié)議分析處理。數(shù)據(jù)采集卡提供網(wǎng)絡(luò)接口的物理層、鏈路層功能以及PCI規(guī)范接口，可同時(shí)監(jiān)測(cè)8路E1信號(hào)。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　BT8474是一個(gè)PCI多功能設(shè)備。本系統(tǒng)中，其功能0實(shí)現(xiàn)鏈路層的控制；功能1完成物理層的控制。BT8474是由1個(gè)主接口、4個(gè)串口、1個(gè)EBUS端口和1個(gè)邊界掃描口構(gòu)成。主接口通過PCI的兩個(gè)功能配置區(qū)找到基地址寄存器，系統(tǒng)根據(jù)訪問的地址值決定選擇的功能；串行接口完成主接口和物理接口器件的數(shù)據(jù)傳輸；EBUS端口通過內(nèi)置的MPU(微處理器單元)來擴(kuò)展外圍設(shè)備，物理接口器件BT8370是一個(gè)T1／E1收發(fā)成幀器，可支持LineRate為1.544 Mb／s(T1)或者2.048 Mb／s(E1)的收發(fā)接口。物理線性接口電路恢復(fù)來自于電纜的+3 dB～-43 dB的模擬時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。圖1給出了E1數(shù)據(jù)采集卡硬件設(shè)計(jì)原理圖。

　　3 E1卡驅(qū)動(dòng)程序的架構(gòu)

　　E1采集卡軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)主要由鏈路層驅(qū)動(dòng)模塊、物理層驅(qū)動(dòng)模塊、應(yīng)用層接口處理模塊和上層協(xié)議處理模塊組成，如圖2所示。驅(qū)動(dòng)程序是數(shù)據(jù)采集卡的基礎(chǔ)，它負(fù)責(zé)E1接口數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)重組，并通過共享內(nèi)存與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，以及控制指令動(dòng)作和硬件狀態(tài)報(bào)告等。

　　E1鏈路層驅(qū)動(dòng)接口器件BT8474是一個(gè)PCI多功能設(shè)備，其底層驅(qū)動(dòng)分為兩個(gè)模塊，分別針對(duì)功能0的鏈路層HDLC控制器和功能1的物理層成幀器。E1數(shù)據(jù)采集卡的HDLC控制器和成幀器的配置是由驅(qū)動(dòng)程序通過PCI接口配置。下面對(duì)E1接口卡的驅(qū)動(dòng)構(gòu)架詳細(xì)說明。

　　3.1鏈路層

　　鏈路層HDLC控制器主要完成內(nèi)部寄存器和映射的共享體配置。共享體用于HDLC寄存器的初配、接收和發(fā)送緩沖區(qū)以及時(shí)隙映射表的配置。HDLC控制器為每個(gè)信道都建立一個(gè)消息鏈表，這樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以循環(huán)利用。HDLC控制器與成幀器的對(duì)應(yīng)關(guān)系決定于HDLC控制器端口映射方式的設(shè)置。其配置流程如圖3所示。

　　3.2物理層

　　物理層通過地址總線映射配置成幀器，其中PCI橋設(shè)備和成幀器之間經(jīng)過CPLD控制選通。物理層驅(qū)動(dòng)完成配置成幀器、復(fù)位控制等。成幀器是將E1上的比特流整合成符合規(guī)范的HDLC幀，其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)HDLC幀包括32個(gè)時(shí)隙，這些時(shí)隙可配置映射到HDLC控制器的端口信道，實(shí)現(xiàn)2 M、N×64 K、N×8 K高速模式。其配置流程如圖4所示。

　　4 E1接口卡應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集卡通過成幀器首先從E1線上取得七號(hào)信令的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)放至共享體中；上層應(yīng)用程序發(fā)送IRP到共享體中讀取采集數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序接口(API)是驅(qū)動(dòng)程序?yàn)樯蠈討?yīng)用預(yù)留的接口，上層軟件可通過調(diào)用該程序?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)以及對(duì)板卡的控制。雖然驅(qū)動(dòng)程序是為設(shè)備的硬件層編程服務(wù)的，但是同樣需要具有與應(yīng)用程序交互的能力，從而最終達(dá)到應(yīng)用程序控制設(shè)備的目的。

　　在Windows中，應(yīng)用程序與WDM通信的實(shí)現(xiàn)過程：應(yīng)用程序應(yīng)先獲得設(shè)備句柄GUID碼，然后利用CreateFile函數(shù)打開設(shè)備，通過DeviceIoControl函數(shù)傳遞控制代碼參數(shù)和WDM進(jìn)行通信，包括從WDM中讀取數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)給WDM兩種情況，也可利用ReadFile從WDM中讀取數(shù)據(jù)或用WfiteFile寫數(shù)據(jù)給WDM；當(dāng)下層驅(qū)動(dòng)有觸發(fā)事件時(shí)，就需要Event事件通知上層軟件。當(dāng)應(yīng)用程序退出時(shí)，CloseHandle則關(guān)閉設(shè)備，這將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于此設(shè)備對(duì)象的相應(yīng)IRP消息。這種關(guān)系如表1所列。

　　由于E1數(shù)據(jù)采集卡的MUSYCC控制器是PCI多功能設(shè)備，所以應(yīng)用程序應(yīng)當(dāng)合理調(diào)整兩個(gè)功能驅(qū)動(dòng)程序的控制順序，實(shí)現(xiàn)E1數(shù)據(jù)的正常采集。其E1卡應(yīng)用程序(API)的配置流程如圖5所示。

　　5 結(jié)束語

　　將E1數(shù)據(jù)線的發(fā)送線與接收線對(duì)接進(jìn)行測(cè)試可得：接收數(shù)據(jù)即為發(fā)送數(shù)據(jù)，從而證明了E1板卡可實(shí)現(xiàn)收、發(fā)數(shù)據(jù)。E1接口卡為滿足用戶對(duì)信令消息的特定要求，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)提供控制消息長(zhǎng)度的接口函數(shù)，用戶可隨意采集指定長(zhǎng)度的消息數(shù)據(jù)，便于過濾檢測(cè)消息。采用一機(jī)多卡來實(shí)現(xiàn)多達(dá)64路E1集中監(jiān)測(cè)，為大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量采集提供升級(jí)參考。

作者：梁燕，邵凱