NGN網(wǎng)絡(luò )測試儀E1數據采集卡的驅動(dòng)設

1 引言

　　隨著(zhù)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 )應運而生。在構建中，NGN需通過(guò)信令網(wǎng)關(guān)SG與現有的七號信令網(wǎng)互通，但在物理上采用HDLC格式的E1傳輸。為了維護NGN網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現不同采集口的多協(xié)議關(guān)聯(lián)、呼叫的合成等功能，相應的測試儀表必須提供網(wǎng)卡和E1卡的測試接口。根據NGN網(wǎng)絡(luò )測試儀表的總體設計方案要求，數據采集卡采用PCI插槽，E1信號經(jīng)物理接口器件成幀，通過(guò)串口送給MUSYCC，完成消息重組，最后通過(guò)PCI總線(xiàn)將消息送至上層軟件進(jìn)行協(xié)議分析處理。數據采集卡提供網(wǎng)絡(luò )接口的物理層、鏈路層功能以及PCI規范接口，可同時(shí)監測8路E1信號。

2系統硬件設計

　　BT8474是一個(gè)PCI多功能設備。本系統中，其功能0實(shí)現鏈路層的控制；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)邊界掃描口構成。主接口通過(guò)PCI的兩個(gè)功能配置區找到基地址寄存器，系統根據訪(fǎng)問(wèn)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據傳輸；EBUS端口通過(guò)內置的MPU(微處理器單元)來(lái)擴展外圍設備，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(xiàn)性接口電路恢復來(lái)自于電纜的+3 dB～-43 dB的模擬時(shí)鐘和數據。圖1給出了E1數據采集卡硬件設計原理圖。

　　3 E1卡驅動(dòng)程序的架構

　　E1采集卡軟件設計架構主要由鏈路層驅動(dòng)模塊、物理層驅動(dòng)模塊、應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。驅動(dòng)程序是數據采集卡的基礎，它負責E1接口數據采集和數據重組，并通過(guò)共享內存與PC機實(shí)現數據交互，以及控制指令動(dòng)作和硬件狀態(tài)報告等。

　　E1鏈路層驅動(dòng)接口器件BT8474是一個(gè)PCI多功能設備，其底層驅動(dòng)分為兩個(gè)模塊，分別針對功能0的鏈路層HDLC控制器和功能1的物理層成幀器。E1數據采集卡的HDLC控制器和成幀器的配置是由驅動(dòng)程序通過(guò)PCI接口配置。下面對E1接口卡的驅動(dòng)構架詳細說(shuō)明。

　　3.1鏈路層

　　鏈路層HDLC控制器主要完成內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，這樣數據緩沖區可以循環(huán)利用。HDLC控制器與成幀器的對應關(guān)系決定于HDLC控制器端口映射方式的設置。其配置流程如圖3所示。

　　3.2物理層

　　物理層通過(guò)地址總線(xiàn)映射配置成幀器，其中PCI橋設備和成幀器之間經(jīng)過(guò)CPLD控制選通。物理層驅動(dòng)完成配置成幀器、復位控制等。成幀器是將E1上的比特流整合成符合規范的HDLC幀，其中一個(gè)標準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接口卡應用程序設計

　　數據采集卡通過(guò)成幀器首先從E1線(xiàn)上取得七號信令的數據，并將接收到的數據放至共享體中；上層應用程序發(fā)送IRP到共享體中讀取采集數據。應用程序接口(API)是驅動(dòng)程序為上層應用預留的接口，上層軟件可通過(guò)調用該程序實(shí)現驅動(dòng)以及對板卡的控制。雖然驅動(dòng)程序是為設備的硬件層編程服務(wù)的，但是同樣需要具有與應用程序交互的能力，從而最終達到應用程序控制設備的目的。

　　在Windows中，應用程序與WDM通信的實(shí)現過(guò)程：應用程序應先獲得設備句柄GUID碼，然后利用CreateFile函數打開(kāi)設備，通過(guò)DeviceIoControl函數傳遞控制代碼參數和WDM進(jìn)行通信，包括從WDM中讀取數據和寫(xiě)數據給WDM兩種情況，也可利用ReadFile從WDM中讀取數據或用WfiteFile寫(xiě)數據給WDM；當下層驅動(dòng)有觸發(fā)事件時(shí)，就需要Event事件通知上層軟件。當應用程序退出時(shí)，CloseHandle則關(guān)閉設備，這將產(chǎn)生對應于此設備對象的相應IRP消息。這種關(guān)系如表1所列。

　　由于E1數據采集卡的MUSYCC控制器是PCI多功能設備，所以應用程序應當合理調整兩個(gè)功能驅動(dòng)程序的控制順序，實(shí)現E1數據的正常采集。其E1卡應用程序(API)的配置流程如圖5所示。

　　5 結束語(yǔ)

　　將E1數據線(xiàn)的發(fā)送線(xiàn)與接收線(xiàn)對接進(jìn)行測試可得：接收數據即為發(fā)送數據，從而證明了E1板卡可實(shí)現收、發(fā)數據。E1接口卡為滿(mǎn)足用戶(hù)對信令消息的特定要求，驅動(dòng)設計提供控制消息長(cháng)度的接口函數，用戶(hù)可隨意采集指定長(cháng)度的消息數據，便于過(guò)濾檢測消息。采用一機多卡來(lái)實(shí)現多達64路E1集中監測，為大型網(wǎng)絡(luò )數據量采集提供升級參考。

作者：梁燕，邵凱