一 、系统结构
　　
本系统实现了带有16路内线电话、同时具备4路外线接口的数字交换机，系统结构如图1。

　　（1）用户接口及pcm编码部分

　　用户接口电路选用idt公司的821611芯片，该芯片与编码芯片idt821034配合良好。用户线各对应一片821611，四路用户接入一片821034（可调增益的四路pcm编码芯片），最终4片821034的pcm信号（16路）一起挂接在pcm总线上，送入fpga。要注意的是， 821034采用的类似spi (serial peripheral interface)的串行控制接口，使我们能采用带spi的单片机（例如，analog公司的aduc812），很方便地实现对多片idt821034的控制。

　　（2） 外线接口

　　外线接口一部分负责外线的铃流检测和变压器(仅通过语音)接入。铃流检测采用了sgs公司的ls1240。每当铃流进入，向fpga送出高电平，从而测知外线的呼入。另一部分为与内线中的slic和codec类似的语音编解码部分，负责将交换后的数字信号转为语音送到外线（或者将外线语音及dtmf编码后送入fpga）。

　　(3) dtmf接收及提示语音产生

　　系统中，20路电话（含4路外线）复用4路dtmf收号芯片进行收号。fpga将待收号话路的pcm信号送到当前空闲的收号模块。dtmf的接收由mt8870完成， fpga与mt8870之间，有一片mt8965（单通道语音编解码芯片）,将fpga送出数字信号转为模拟信号由mt8870读取。而交换过程的提示语音则选用isd4004（语音录放芯片，spi控制），将其语音输出接在mt8965的语音输入端，再以pcm的编码形式送入fpga。每路dtmf接收和语音送出均为固定时隙，交换控制在fpga中完成。

　　 (4) fpga

　　fpga作为核心部分，负责数字交换、信号音产生及控制、收号控制、提示音控制、外线接口控制、时钟产生等功能。为了与外围器件配合，选用兼容5v接口的fpga（如altera的acex 1k）。详细说明在后面给出。

　　 (5)mcu

　　mcu（这里选用analog公司的aduc812，具有包括spi在内的的灵活的用户接口）负责整个系统运行过程的调度及流程控制。软件设计的一些细节也将在后面进行说明。

二、pga逻辑设计

　　系统内的pcm信号（用户语音、外线语音、提示语音3种语音的pcm编码信号）需要处理和交换；电话所需的信号音（拨号、提示、忙等）需要产生；mcu虽然负责整个系统的配置控制，但它与器件之间还需要控制逻辑；同时，系统还需要特定的时钟和定时信号。上述的这些功能，都由fpga来完成。图3是fpga的顶层硬件框图。

　　mcu对各功能块的相关操作均通过以总线读写寄存器的方式进行。

　　（1）总线控制（bus-tran）

　　本功能块将mcu的总线（高8位地址线和低8位数据地址复用线）转换为分开的地址与数据总线（以bus表示）。

　　（2） spi片选生成（spi-/cs）

　　图4中除/ss之外的信号均由mcu产生，只有/ss信号需要fpga提供。通过对功能块内寄存器的写操作，生成外围器件的spi-/ss信号。

　　（3） dtmf收号（dtmf-rec）

　　fpga与8870有data0－data3（数据）、std（状态线）、toe（片选有效）等6线相连，fpga在mcu控制下查询std状态，有正脉冲时，通过toe使8870输出有效，再由data0-data3读取收号结果。同时， 还要产生mt8965的控制线（ ca,/f1i, csti）以配合收号和送提示音过程。

　　（4）外线检测（external-det）

　　这里只需要对外线接口送来的状态线进行查询（读寄存器方式），以测知是否有外线呼入。

　　（5）时钟产生（timing-gen）

　　将系统时钟分频，得到pcm-fs、 pcm-clock 、mclk(for 821034)、osc(for 8870)、c2i(for 8965)等时钟信号。

（6）数字交换（pcm-switch）

　　这是逻辑设计中的核心部分，其框图如图5所示。

　　图5中inner指内线用户,external指外线用户,dtm