專利名稱：一種電源處理電路模塊、用戶電路系統(tǒng)及語音控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種電源處理電路模塊、用戶電路系 統(tǒng)及語音控制方法。
背景技術：
電話交換機的主要任務是實現(xiàn)用戶間通話的接續(xù)，而程控交換機實質(zhì)上是 采用計算機進行"存儲程序控制"的交換機。在程控交換機及接入網(wǎng)系統(tǒng)設備 中，用戶的摘掛機;險測、通話、來電顯示等功能，均需要借助一定的用戶電路 才能夠?qū)崿F(xiàn)，即通常所說的用戶單板。用戶電路能夠?qū)崿F(xiàn)各種用戶線與電話交
換機之間的連接，其中，用戶電路所采用的語音編解碼(CODEC)芯片，與用 戶線接口電路(SLIC )—起完成模擬用戶電路的7項基本功能，即饋電(Batterry) 功能、過壓保護(Over Voltage Protection )功能、振鈴(Ringing)功能、監(jiān)視
(Supervision)功能、編解碼(Codec)功能、二/四線混合轉(zhuǎn)換(Hybrid)功能、 測試(Test)功能，這7項基本功能常用它們的第一個字母組成的縮寫詞
(BORSCHT )代表。
然而，早期的用戶電路受到用戶電路套片集成度和生產(chǎn)工藝等方面的限制， 因而導致在一定的用戶單板面積上只能實現(xiàn)16路或32路的用戶電路設計，進而 造成整個電信網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成度較低、設備占用空間較大，甚至不能滿足用戶 需求等一系列問題。例如 一些室外用戶單元，因其安裝位置特別，而對設計 的整體尺寸的要求也特別高，但現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成度并沒有達到這樣 的要求。
目前，為滿足用戶不同的電信服務需求，電信網(wǎng)絡系統(tǒng)在規(guī)模和復雜性上 雖然已有顯著增加，但這就需要對用戶使用過程中出現(xiàn)的各種故障進行定位和
4判斷，并根據(jù)檢測到的故障情況及時進行處理。然而，在目前接入網(wǎng)系統(tǒng)中， 現(xiàn)有的用戶電路還不具備這方面功能，需要借助于外部專用的測試電路來實現(xiàn)， 這樣就額外地增加了電路設計的復雜度和成本，而相應的故障率也會因此而增 加?？墒?，對電信網(wǎng)絡系統(tǒng)來講，能夠及時定位并檢測出故障的原因，并把故 障所帶來的危害和影響降到最低，是十分重要的。
另外，由于現(xiàn)有的電路設計系統(tǒng)主要針對特定的使用環(huán)境來設計電路，導 致電路的適用范圍較窄，特別是使得用戶電路所能夠承受的電源輸入電壓的范
圍較小，通常的工作電壓范圍-46V -57V，無法使用于某些輸入電壓較高的場 合，因此限制了電信網(wǎng)絡設備的推廣應用。然而，隨著用戶市場的不斷發(fā)展與 壯大，就要擴大用戶電路的應用范圍、提高用戶電路正常的工作條件。但現(xiàn)有 的用戶電路還不能夠滿足這樣的要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可擴大輸入電壓范圍的電源處 理電路模塊、 一種集成度高、容量大、使用范圍寬并具有^r測功能的用戶電路 系統(tǒng)，以及一種語音控制方法。
為達到上述目的，本發(fā)明公開了一種電源處理電路模塊，包括主回路子 模塊，用于對輸入電壓進行凈化、整流及降壓處理；控制電路子模塊，用于控 制并調(diào)整經(jīng)主回路子模塊處理的電壓，將得到的電壓輸出供給負載。
上述方案中，所述控制電路子模塊包括電壓環(huán)反饋單元，采用工作在線 性放大區(qū)域的PNP三極管實現(xiàn)電壓環(huán)反饋；脈寬調(diào)制控制單元，用于控制輸出 電壓，采用比例積分的方式實現(xiàn)電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)脈寬調(diào)制控制；參數(shù) 設置單元，通過設定所述PNP三極管的發(fā)射極電阻和集電極電阻的比值來調(diào)整 電源處理電路模塊的工作區(qū)間。軟啟動電路單元，設于所述脈寬調(diào)制控制單元 外圍，防止啟動時的上電沖擊及熱插拔產(chǎn)生的瞬間過壓。
本發(fā)明還公開一種用戶電路系統(tǒng)，包括中央處理模塊，對用戶電路系統(tǒng) 進行主控、管理、維護及下載固件和程序；通過語音控制模塊對用戶電路系統(tǒng)內(nèi)的電路進行管理及調(diào)度；語音控制模塊，用于與中央處理模塊通信，下載語 音控制固件程序、控制編解碼模塊，以實現(xiàn)用戶電路功能、測試功能；編解碼 模塊，對音頻信號進行模擬/數(shù)字變換、數(shù)字/模擬變換、濾波、二/四線變換； 之后，通知智能用戶線接口電路模塊；智能用戶線接口電路模塊，與編解碼模 塊共同完成用戶電路的饋電功能、過壓保護功能、振鈴功能、監(jiān)^L功能、編解 碼功能、二/四線混合轉(zhuǎn)換功能和測試功能；電源電路模塊，用于向用戶電路系 統(tǒng)才是供電源，并處理電源。
其中，所述電源電路模塊包括電源處理電路子模塊，該電源處理電路子模 塊進一步包括主回路單元，用于對輸入電壓進行凈化、整流及降壓處理；控 制電路單元，用于控制并調(diào)整經(jīng)主回路單元處理的電壓，將得到的電壓輸出供 給負載。所述控制電路單元包括電壓環(huán)反饋子單元，采用工作在線性放大區(qū) 域的PNP三極管實現(xiàn)電壓環(huán)反饋；脈寬調(diào)制控制子單元，用于控制輸出電壓， 采用比例積分的方式實現(xiàn)電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)脈寬調(diào)制控制；參數(shù)設置子 單元，通過設定所述PNP三極管的發(fā)射極電阻和集電極電阻的比值來調(diào)整電源 處理電路子模塊的工作區(qū)間。
上述方案中，所述語音控制模塊采用8M時鐘，通過與中央處理器模塊的通 信來下載語音控制的固件程序、上報測試結(jié)果。所述編解碼模塊采用16片四通 道智能用戶線語音處理電路芯片。所述智能用戶線接口電路模塊采用32片雙通 道智能用戶線接口電路芯片，并與用戶線之間設有保護電路，以防止損壞內(nèi)部 的編解碼才莫塊及智能用戶線接口電路模塊。
本發(fā)明提供一種語音控制的方法，包括用戶電路系統(tǒng)上電，引導中央處 理模塊實現(xiàn)初始化；中央處理模塊下載所要執(zhí)行的版本及語音控制的固件程序； 對語音控制模塊進行引導，該語音控制模塊完成對用戶電路的呼叫控制、或監(jiān) 測、或線路自測試操作，并將操作結(jié)果上報。
由以上技術方案可以看出，本發(fā)明的電源處理電路才莫塊通過采用脈寬調(diào)制 (PWM， Pulse Width Modulation)技術以及電流電壓耦合技術，實現(xiàn)寬范圍電 源輸入轉(zhuǎn)換，擴大了電源電壓的輸入范圍，保證不同電源輸入情況線路正常工作；而且，具有防止上電沖擊、熱插拔產(chǎn)生的瞬間過壓及穩(wěn)壓等功能。傳統(tǒng)的 電源模塊大多采用線性光電藕合器與電壓比較器的方式，而本發(fā)明采用一種很 簡單的方式，由一個工作在線性放大區(qū)域的PNP三極管來實現(xiàn)電壓環(huán)反饋，不 僅電路簡單而且解決了電壓采樣參考點不同的問題。電源處理電路模塊的PWM 控制單元將電流的采樣信號串接一個電阻和電容以比例積分的方式耦合到電壓 環(huán)上，形成一個電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)PWM控制單元，改善了電源輸出的穩(wěn) 定性，并提高了電源電路的負載能力?？梢姡撾娫刺幚黼娐肪哂须娐方Y(jié)構簡 單、成本低廉、占用面積小、帶負載能力強、輸出電壓紋波穩(wěn)定等優(yōu)點。
采用上述電源處理電路模塊的用戶電路系統(tǒng)，能在較寬的電源電壓輸入范 圍內(nèi)工作，能夠增大單位面積用戶接口容量，節(jié)省設備成本，提高線路和系統(tǒng) 的利用率，增加設備使用范圍，增強產(chǎn)品竟爭力。
具體的說，所述用戶電路系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制，其智能化體現(xiàn)在整個用 戶單板由可編程的語音控制(VCP )模塊通過控制智能用戶線接口電路(ISLIC ) 模塊和智能用戶線語音處理電路(ISLAC)模塊來實現(xiàn)所有用戶電路功能和測 試功能，極大地提高了用戶電路系統(tǒng)的集成度。該ISLIC模塊支持內(nèi)鈴流和雙電 源饋電，通過上述的電源處理電蹈4莫塊來擴大用戶線接口輸入電壓范圍，能夠 使ISLIC模塊的饋電范圍達+68V -70V，能夠用于遠、近距離用戶，而且該ISLIC 模塊外圍設有保護電路，對用戶電路進行過壓保護。編解碼模塊采用ISLAC模 塊，內(nèi)含的DSP由軟件計算設置參數(shù)實現(xiàn)不同阻抗參數(shù)匹配及交流特性指針， 能夠內(nèi)部產(chǎn)生鈴流，所有的交流特性參數(shù)和直流特性參數(shù)完全可編程，而且具 有完整的自測和線路測試能力。由此可見，本發(fā)明的用戶電5^系統(tǒng)不必借助于 外部的測試單板，就能夠?qū)τ脩羰褂眠^程中出現(xiàn)的各種故障進行定位和判斷， 并及時處理檢測到的故障。
其中，所述用戶電路系統(tǒng)高度集成了16片ISLAC芯片和32片ISLIC芯片，數(shù) 量上增加了至少一倍，將用戶路數(shù)提高到了64路。VCP模塊通過8M時鐘和8K 幀頭來實現(xiàn)8M的上下行毫微(HW)線，可提供最多128個時隙以滿足64路用戶 線路的需要，進而實現(xiàn)對ISLAC模塊和ISLIC模塊的控制，其中VCP模塊所采用的8M時鐘較目前的2M時鐘提高到4倍。實際上，對于不同路數(shù)的用戶電路，但 其管理電路是基本相同的，因此用戶路數(shù)越高，用戶電路系統(tǒng)中的每路成本就 越低，最后核算到整個電信網(wǎng)絡系統(tǒng)的成本也就越低，也就越具有竟爭力。
另外，所述VCP模塊能夠與中央處理(CPU)模塊之間進行通信，該CPU 模塊能夠?qū)θ坑脩艟€^各進^f于管理和調(diào)度，并完成與上一級控制單元的通信。


圖1為本發(fā)明的電源處理電路^^莫塊優(yōu)選實施例的示意圖2為本發(fā)明的用戶電路系統(tǒng)的結(jié)構示意圖3為本發(fā)明的用戶電路系統(tǒng)優(yōu)選實施例的示意圖4為本發(fā)明的VCP模塊的工作流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種電源處理電路模塊以及一種用戶電路系統(tǒng)，核心構思在于 首先設計一種電源處理電路才莫塊，以達到擴大用戶線接口輸入電壓范圍、進行 電壓轉(zhuǎn)換以及穩(wěn)壓的目的。然后設計一種用戶電路系統(tǒng)，該用戶電路系統(tǒng)通過 采用所述電源處理電路模塊來擴大其工作范圍，在該用戶電路系統(tǒng)內(nèi)，VCP模 塊通過HBI接口與CPU才莫塊進行通信以完成下載固件、控制用戶電路、監(jiān)測用 戶線路及上報測試結(jié)果等功能，進而實現(xiàn)所有用戶電路功能和測試功能，而該 CPU模塊對全部用戶線if各進4亍管理和調(diào)度，并完成與上一級控制單元的通信。
為使本發(fā)明上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具 體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
針對某些輸入電壓要求較高的情況，本發(fā)明提出了一種用于擴大用戶接口 輸入電壓范圍的電源處理電路模塊，該電源處理電路模塊通過采用PWM控制技 術，將較寬范圍的電源輸入控制在用戶電路系統(tǒng)能夠正常工作的電壓范圍內(nèi)， 以擴大電源電壓的輸入范圍?，F(xiàn)有的電源模塊大多使用隔離變壓器，占用面積 大且成本較高，而本發(fā)明提出的電源處理電路模塊采用一種非隔離的方式，使
8用儲能電感來實現(xiàn)能量變換，電路結(jié)構簡單、成本低廉、占用面積小。
該電源處理電路模塊主要包括主回路子模塊和控制電路子模塊，主回路子
模塊對輸入電壓進行凈化、整流及降壓等處理，控制電路子模塊控制、調(diào)整經(jīng)
主回路子模塊處理的電壓，將得到的電壓輸出供給負載。
所述主回路子模塊包括金屬-氧化物-半導體(MOS)管、儲能電感、續(xù)流
二極管以及若干濾波電容等，是一個較為典型的BUCK電路。所述BUCK電路是 一種降壓電路，這里，MOS管可以為N溝道MOS管，簡稱為NMOS管，該NMOS 管的漏極連接y賭能電感、若干濾波電容及續(xù)流二極管等，柵極連接所述控制電 路子模塊，以控制并調(diào)節(jié)輸出電壓，并及時檢測負載的運行狀況。當檢測到主 回路過流時，關斷MOS管以保護電^各。
所述控制電路子模塊以PWM控制單元為核心，該PWM控制單元通過調(diào)整 占空比，調(diào)整輸出電壓以實現(xiàn)寬范圍電源輸入的轉(zhuǎn)換，以保證不同電源輸入的 情況下，用戶線路能夠正常工作。以往的PWM控制芯片中電流環(huán)所起的作用只 是在檢測到主回路過流時關斷MOS管以保護電路，輸出控制只以電壓環(huán)單環(huán)反 饋來實現(xiàn)。這里，本發(fā)明在PWM控制單元中引入積分項，根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用 比例、積分計算出控制量對系統(tǒng)誤差進行控制，以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài) 誤差，提高系統(tǒng)的負載能力。具體地說，該PWM控制單元將電流的采樣信號串 接一個電阻和電容以比例積分的方式耦合到電壓環(huán)上，形成一個電壓外環(huán)電流 內(nèi)環(huán)的雙環(huán)PWM控制單元，以改善電源輸出的穩(wěn)定性、提高電源電路的負載能 力。其中，所述積分項對系統(tǒng)誤差的控制取決于時間的積分，隨著時間的增加， 所述積分項也會隨之增大。這樣，即便系統(tǒng)誤差很小，積分項也會隨著時間的 增加而增加，進而推動PWM控制單元的輸出增大，以進一步減小穩(wěn)態(tài)誤差，提 高系統(tǒng)的負載能力。
所述控制電路子模塊還包括參數(shù)設置單元，該參數(shù)設置單元主要通過設定 PNP三極管的發(fā)射極電阻和集電極電阻的比值來調(diào)整開環(huán)至閉環(huán)狀態(tài)切換的臨 界點電壓。在參數(shù)設置單元中，發(fā)射極電阻和集電極電阻可分別標示為Re和R^， 根據(jù)輸出電壓V。ut、反饋電壓Vra、集電極電流Ic、發(fā)射才及電流Ie、三極管放大系數(shù)B等各物理量之間的關系，按照反饋平衡時集電極電流Ie值來計算，進而通過 輸出電壓V。ut值的大小得到I^與R^的比值。Re與Rc的比值越小，開環(huán)至閉環(huán)狀態(tài)
切換的臨界點輸入電壓越低；反之，開環(huán)至閉環(huán)狀態(tài)切換的臨界點輸入電壓越 高。具體來講，在電源電路處于開環(huán)狀態(tài)時，輸出電壓V。ut取決于電源電路能實 現(xiàn)的最大占空比d，即V。u產(chǎn)Vi。xd， Vin為輸入電壓。而輸出電壓V郵還存在這樣
的關系表達V。u產(chǎn)Ib x Rb+Ie x R^+Veb,所以當忽略基極電壓Ib x Rb和發(fā)射極基極
反偏電壓Veb時，則V。u產(chǎn)IeXj^。此時，若&不變，則Re與I^的比值越小就是R^ 越小；又由于I^Ie,若達到反饋平4軒時的I。不變則Ie也不變，那么輸出電壓V加 變小，而最大占空比d不變，則輸入電壓Vin也變小。因此得到一般的計算方式
為假定達到反饋平衡時，集電極電流Ic為lmA不變，則Rc也不變，降低&與
K的比值即降低&的值，因此導致V。ut降低，則Vin也降低，而該Vin就是臨界點 輸入電壓值。
在通信設備中，往往將正極作為整個設備的接地端，將負極作為輸入端， 所以電源輸入多為負電壓，但是此處為了描述清楚電壓的大小關系，需要說明 一下負電壓，由于電壓表示正負極之間的電勢差，因此負電壓的大小關系與其 "負號"無關，比較電壓數(shù)值的大小時并不將"負號"考慮在內(nèi)。本發(fā)明可以
通過調(diào)整參數(shù)設置，使電源電路工作在兩個區(qū)間，即小于-57V和大于等于-57V。 當輸入電壓小于-57V時，電壓環(huán)反饋回路無效，電源電路工作在開環(huán)狀態(tài)，PWM 控制單元以最大占空比帶動輸出。在負載電流為2A時，輸出電壓僅比輸入電壓 低2V或更少。當輸入電壓大于-57V時，電源電路工作在閉環(huán)反饋狀態(tài)，輸出電 壓恒定在-54V左右。該電源電路的輸入電壓最高能達到-72V以上，負載電流最 大3A。
所述控制電路子才莫塊還包括軟啟動電路單元，該軟啟動電路單元可以設置 在PWM控制單元的外圍，也可以集成在PWM控制單元內(nèi)部。該軟啟動電路單 元的作用是在整個啟動過程中盡可能地P條低啟動電流，使切換時沒有電流沖擊。 因此該軟啟動電路單元能夠防止上電沖擊、及熱插拔產(chǎn)生的瞬間過壓，以避免 損壞用戶電^"。
10可見，通過對輸出電壓的監(jiān)控及反饋，由PWM控制單元調(diào)整占空比，從而 調(diào)整輸出電壓以實現(xiàn)寬范圍電源輸入的轉(zhuǎn)換，保證不同電源輸入情況下，用戶 線路能夠正常工作。而且當輸入電壓較高時，具有穩(wěn)壓功能。
參照圖l，示出了本發(fā)明電源處理電路模塊的一個優(yōu)選實施例，控制電路子 模塊和主回路子模塊為本實施例的兩個主要組成部分。其中主回路子^^塊是一
個較為典型的BUCK電路，包括N溝道MOS管、儲能電感L,、續(xù)流二極管以及 若干濾波電容等，如圖l所示，RL為輸出負載，L!為儲能電感。當MOS管開通 時，主回路電流流經(jīng)負載RL和儲能電感L!,并向L!充電；當MOS管關斷時，L, 通過續(xù)流二極管VDi向負載放電。因此，通過調(diào)節(jié)MOS管開通的占空比可以控 制輸出電壓，而PNP三極管VT!組成的電壓環(huán)反饋電路產(chǎn)生的反饋電壓信號Vra
與輸出電壓成正比，VFB被送到控制電路子模塊中進行處理，而且電阻Rj端產(chǎn)生
的主回路電流采樣信號也送入控制電路子模塊，形成一個電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的 雙環(huán)PWM控制單元。同時，該控制電路子模塊產(chǎn)生的PWM信號能夠控制MOS 管的開通與關斷。
控制電路子模塊以PWM控制單元為電源處理電路模塊的核心，外圍設計有 軟啟動電路單元，可有效防止熱插拔產(chǎn)生的瞬間過壓。為了簡化電路示意圖， 故并未在圖l中示出該軟啟動電路單元。在系統(tǒng)上電時，該軟啟動電路通過電容 的充電過程延時開通電源電路，這樣可以避開熱插拔瞬間產(chǎn)生的過壓，進而避 免損壞電路。
在參數(shù)設置單元中，發(fā)射極電阻和集電極電阻為圖l中標示的Re和Rc,根據(jù) 后續(xù)對圖l詳細描述中的V。ut=Ib x Rb+Ie x R^+Veb, VFB=2.5v=Ic x &， IC=B x lb， lc=ie 這樣幾個關系，按照反饋平衡時集電極電流Ic為lmA左右來計算，另外三極管
放大系數(shù)B可查手冊得到一個定值，根據(jù)要輸出電壓V。ut可綜合得到Re與R^的比
值關系。
在電路處于開環(huán)狀態(tài)時，輸出電壓取決于電路能實現(xiàn)的最大占空比d，即
V。ut=Vinxd，另外如果忽略基極電壓和發(fā)射極基極反偏電壓，V。u產(chǎn)IeXR^如果 &不變，R^與R^的比值越小即R^越小，達到反饋平衡時Ic電流不變則Ie也不變，
11那么輸出電壓V。ut變小，則輸入電壓Vi。也變小，具體的計算方式為假定達到反
饋平衡時集電極電流Ic為lmA不變，則Rc也不變，降低&與I^的比值也就是降低
Re的值則導致V。ut降低，由于最大占空比不變則Vm也降低了，這個V化就是臨界 點輸入電壓值。
與以往不同的是，本實施例的PWM控制單元采用一個工作在線性放大區(qū)域 的PNP三極管VTi來實現(xiàn)電壓環(huán)反饋，進而實現(xiàn)對輸出電壓的控制，這種電壓環(huán) 反饋方式十分簡單。如圖l所示，本實施例設定基極電流為Ib，基極電阻為Rb,
發(fā)射極電流為Ie，發(fā)射極電阻為Re,集電極電流為Ic,集電極電阻為Rc,三極管
VT,發(fā)射極與基極偏置電壓為Veb,放大系數(shù)為B，負載為Rp Ie=Ie,輸出電壓
V。u產(chǎn)Ib x Rb+Ie x Re+Veb,反饋電壓信號Vn^1。 x &。根據(jù)PWM控制單元內(nèi)部電
壓比較器基準，要求反饋電壓Vra在反饋平衡時工作在2.5V左右。那么，由于三 極管VT,處在放大區(qū)間，又滿足條件Ic=BxIb，同時考慮到實際需要的輸出并 參考三極管VT,的放大系數(shù)B，因此可以通過參數(shù)設置單元設定基極電阻Rb約為 475kn,發(fā)射極電阻Re約為51kD，集電極電阻&約為2.5kQ,如此則可滿足反 饋電壓Vra-Ic x R^2.5V的需要。
而且，PWM控制單元采用比例積分的方式實現(xiàn)電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)脈 寬調(diào)制控制，以完成對輸出電壓的控制。電流環(huán)采樣的信號原本送入PWM控制 單元只為在主回路過流時關斷MOS管起保護作用，但本實施例將該電流采樣來 的信號串接一個電阻Ri和電容Q以比例積分的方式(R,， Q)耦合到電壓反饋 信號Vfb上，形成一個電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)PWM控制單元。如此，通過這 種比例積分的方式來降低穩(wěn)態(tài)誤差，進而改善電路的穩(wěn)定性，并提高輸出帶負 載的能力。本實施例中，當電阻R4取27kH、電容Q取100pF左右時，效果較好。
由上述可見，該電源處理電路模塊具有電路結(jié)構簡單、成本低廉、占用面 積小、帶負載能力強、輸出電壓紋波穩(wěn)定等優(yōu)點。
參照圖2，示出了本發(fā)明的用戶電路系統(tǒng)的結(jié)構，主要包括CPU模塊201、 VCP模塊202、編解碼^^莫塊203、智能用戶線接口電路(ISLIC )模塊204和電源 電路模塊205，具體介紹如下
12CPU才莫塊201，負責用戶電路系統(tǒng)的主控、管理、維護和版本下載；該CPU 模塊201使用一種低成本、高性能、耗能低的處理器，能提供用戶電路系統(tǒng)所需 要的通過百兆網(wǎng)口上聯(lián)通信，以及通過VCP模塊202對用戶電路系統(tǒng)內(nèi)的電路進 行管理及調(diào)度，例如CPU模塊201通過以太網(wǎng)物理接口從主控板(CMM)下 載版本，到內(nèi)存中執(zhí)行。而且，CPU模塊201能夠通過主機總線接口 (HBI)與 VCP模塊202進行通信，對VCP模塊202進行BOOT以及管理等。
VCP模塊202,可以檢測摘機和掛機信號，將摘機或掛機消息發(fā)至CPU模塊 201，進而通過以太網(wǎng)口向上報至主控板，由主控板來接通或關閉相關的話路時 隙。VCP模塊202能夠通過控制編解碼模塊203,以實現(xiàn)對所有用戶電路功能和 測試功能的控制，例如當CPU模塊201把對某一話路的監(jiān)測或者測試命令發(fā)給 VCP模塊202時，VCP模塊202先選通控制該路的ISLAC芯片的片選信號，然后
夢
算處理，以達到對該話路的監(jiān)測或線路自測試功能，監(jiān)測的狀態(tài)或者測試結(jié)果 也是通過CPU才莫塊201向上傳送到主控板、甚至于網(wǎng)管中心。
編解碼模塊203，可采用智能用戶線語音處理電路(ISLAC)模塊，來實現(xiàn) 音頻信號的模擬/數(shù)字(A/D)變換、數(shù)字/模擬(D/A)變換、濾波、二/四線變 換，ISLAC模塊內(nèi)含的數(shù)字信號處理器(DSP)，由軟件計算設置參數(shù)以實現(xiàn) 不同阻抗參數(shù)匹配及交流特性指針，該ISLAC模塊可包含16片ISLAC芯片；該 編解碼模塊203為3.3V供電，能夠內(nèi)部產(chǎn)生鈴流，而且編解碼模塊203中所有的 交流特性參數(shù)和直流特性參數(shù)完全可編程，而且具有完整的自測和用戶線路測 試功能。另外，每個編解碼模塊203中芯片的高速同步串行接口 (SPI)以及片 選都可由VCP才莫塊202來控制。
智能用戶線接口電路(ISLIC )模塊204，與編解碼才莫塊203協(xié)同完成用戶電 路的BORSCHT功能；該ISLIC模塊為3.3V供電，支持內(nèi)鈴流和雙電源饋電，ISLIC 支持+68V -70V的饋電范圍，能夠用于遠、近距離用戶。本發(fā)明的ISLIC模塊204 可包含32片ISLIC芯片。另夕卜，ISLIC模塊204外部還設有保護電路，以實現(xiàn)對用 戶線路接口的保護功能，防止損壞內(nèi)部的編解碼模塊203及ISLIC模塊204等。電源電路模塊205，向所述用戶電路系統(tǒng)提供電源，并對需要處理的各種電 源進行處理，電源電路模塊205包括電源處理電路子模塊，向編解碼模塊203、 ISLIC模塊204供電的電源子模塊，以及鈴流電源子模塊等。該電源處理電路子 模塊采用的是圖l所示的電源處理電路模塊的結(jié)構，具有上述的主回路子模塊、 控制電路子模塊等。關于電源處理電路模塊的具體描述詳見前述相關部分，此 處不再贅述。
需要強調(diào)的是，所述用戶電路系統(tǒng)中高度集成了ISLAC模塊和ISLIC模塊， 用戶電路使用數(shù)量上比過去增加了至少一倍。而且，所述用戶電路系統(tǒng)高度智 能化，例如整個用戶電路系統(tǒng)可由一個VCP模塊通過控制16片ISLAC芯片和 32片ISLIC芯片，來實現(xiàn)所有用戶電路功能和測試功能，可由一個CPU模塊來實 現(xiàn)對全部用戶線路的管理和調(diào)度，并完成與上一級控制單元的通信。
參照圖3，示出了本發(fā)明用戶電路系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例，本實施例借助電 源電路模塊中的電源處理電路將寬范圍的電源輸入轉(zhuǎn)換為用戶電路能夠正常工 作的電壓。如圖3所示，窄帶時隙總線(PCMHW)接口通過背板連接主控板， CPIJ^莫塊通過以太網(wǎng)口連接主控板。由CPU模塊完成對用戶電路系統(tǒng)的主控、 維護、版本下載等功能，VCP模塊通過VCP的固件程序?qū)SLAC模塊進行控制， 使ISLAC模塊完成音頻信號的A/D變換、D/A變換、濾波、二/四線變換等工作， ISLAC模塊對音頻信號的處理完成后通知ISLIC模塊，與ISLIC模塊一起完成用 戶電路的BORSCHT功能，進而完成呼叫控制、測試等功能。
在呼叫控制過程中，當某路用戶摘機時，ISLAC將該信息通過串行通訊口 報給VCP模塊，VCP模塊再將該摘機消息發(fā)給用戶電路的CPU模塊，然后再通 過以太網(wǎng)口發(fā)送給主控板。主控板接收到該摘機消息時，則接通該路用戶所在 話路時隙，此時該路用戶方可撥號。在該路用戶撥號和通話過程中，VCP模塊 基本不參與。當該路用戶掛機時，同樣VCP模塊再將該掛機消息發(fā)送給CPU模 塊，然后通過以太網(wǎng)口報給主控板，主控板則關閉該路用戶所在話路時隙。
在測試過程中，CPU模塊將需要測試某一路的測試命令發(fā)給VCP模塊，VCP 模塊通過串行通訊口從控制該路用戶的ISLAC中讀取需要的各種測試參數(shù)進行運算處理，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，把測試結(jié)果報給CPU模塊，也可根據(jù)需要進一步將該測 試結(jié)果傳送給主控板以至于網(wǎng)管中心。
另外，由設置在用戶線上的保護電路來完成對用戶線路接口的保護功能，
防止損壞內(nèi)部的編解碼模塊及ISLIC模塊等。 對本實施例的各組成結(jié)構的具體介紹如下
CPU模塊包含引導(BOOT)、內(nèi)存及10M/100M的以太網(wǎng)物理接口 (PHY), 該內(nèi)存的類型可為同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)，該CPU模塊完成對用 戶電路系統(tǒng)的主控、維護、管理和版本下載，例如通過VCP模塊的HBI接口 將VCP模塊的固件程序下載到VCP模塊中、通過調(diào)用VCP模塊的固件程序接口 對VCP模塊進行BOOT、常規(guī)管理等。
VCP模塊可在語音控制處理器的基礎上，對其進行編程等操作，修改或新 增一些功能，例如將VCP模塊的2M時鐘升級到8M時鐘，以及使VCP模塊通 過HBI接口與CPU模塊進行通信以實現(xiàn)下載固件、控制用戶電路、監(jiān)測用戶線 路及上報測試結(jié)果等功能。VCP模塊通過采用8M時鐘和8K幀頭來實現(xiàn)8M的上 下行HW線，進行傳輸語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務信息，可最多提供128個時隙以滿足64 路用戶線路的需要。
本實施例能夠通過該VCP模塊與ISLAC模塊之間的通信、中斷片選等信號， 完成對全部64路用戶電路的呼叫控制、監(jiān)測和線路自測試等操作，并將測試結(jié) 果上報。例如在呼叫過程中，VCP模塊主要是檢測摘機和掛機信號，將摘機 或桂機消息發(fā)至CPU模塊，進而通過以太網(wǎng)口向上報至主控板，由主控板來接 通或關閉相關的話路時隙。在檢測過程中，當CPU模塊把對某一話路的監(jiān)測或 者測試命令發(fā)給VCP模塊時，VCP模塊先選通控制該路的ISLAC芯片的片選信
并進行運算處理，以達到對該話路的監(jiān)測或線路自測試功能，監(jiān)測的狀態(tài)或者 測試結(jié)果也是通過CPU模塊向上傳送到主控板、甚至于網(wǎng)管中心。
本實施例的編解碼模塊采用的是ISLAC模塊，該ISLAC模塊包括16片四通 道ISLAC芯片，實現(xiàn)音頻信號的A/D變換、D/A變換、濾波、二/四線變換，內(nèi)含的DSP由軟件計算設置參數(shù)實現(xiàn)不同阻抗參數(shù)匹配及交流特性指針。
ISLIC模塊包括32片雙通道ISLIC芯片，與ISLAC模塊一起完成64路用戶線 接口所需的基本功能BORSCHT，可用于遠、近距離用戶。該ISLIC模塊外部設 置有保護電路，主要是在與該ISLIC模塊連接的用戶線(簡稱AB線)上增加正 溫度系數(shù)熱牽文電阻和雙向擊穿二極管(TVS),以實現(xiàn)對用戶接口的過流和過 壓保護，并防止靜電、浪涌等干擾。通常選用TVS作為過壓保護器，該保護電 路具有對用戶電路的保護功能,防止損壞內(nèi)部的CODEC模塊及ISLIC模塊等器 件。
電源電^各才莫塊主要是對用戶電路系統(tǒng)中所需要的各種電源進行處理，該電 源電路模塊包括如圖l所示的電源處理電路子模塊，由于通信設備中大多以 -48V電源系統(tǒng)為主，因此本實施例中該用戶電路的電源輸入為-48V左右； ISLAC芯片和ISLIC芯片所需的3.3V供電電源子模塊；以及75V鈴流電源子模塊。 如圖3所示，實際輸入電壓VjN可在-36V -72V的很大范圍內(nèi)，本實施例的電源 處理電路子^f莫塊則可將其轉(zhuǎn)換為-48V左右的電源輸入。
需要說明的是，本實施例通過集成ISLAC模塊及ISLIC模塊，極大地提高用 戶電路系統(tǒng)的集成度，通過VCP模塊對ISLAC模塊及ISLIC模塊的控制、以及 CPU模塊對整個用戶線路的管理和調(diào)度，實現(xiàn)該用戶電路系統(tǒng)的智能化。
本發(fā)明對全部用戶線路監(jiān)控和測試的核心主要在于VCP模塊，尤其在與 CPU之間的通信方面具有很大進步。參照圖4，示出了本發(fā)明的VCP模塊工作方 法的流程，具體步驟包括
步驟401 、用戶電路系統(tǒng)上電，BOOT程序引導CPU模塊實現(xiàn)初始化；
步驟402、 CPU模塊下載所要執(zhí)行的版本；
其中，CPU才莫塊通過百兆以太網(wǎng)物理接口從主控板下載版本，到SDRAM內(nèi) 存中執(zhí)行。
步驟403、 VCP模塊與CPU模塊通信，下載VCP模塊的固件程序； VCP模塊通過其上的HBI接口與CPU模塊通信，并將VCP模塊的固件程序下 載到VCP模塊中。步驟404、對VCP模塊進行BOOT;
由CPU模塊調(diào)用VCP模塊的固件程序接口 ，進而將VCP模塊BOOT起來。 步驟405、 VCP模塊進入工作狀態(tài)。
VCP才莫塊開始正常工作，完成對全部64路用戶電路的呼叫控制、或監(jiān)測、 或線路自測試等操作，并通過CPU模塊將操作結(jié)果上報給主控板。
在呼叫過程中，VCP模塊主要是檢測摘機和掛機信號，將消息通過CPU模 塊、以太網(wǎng)口向上報至主控板，由主控板來接通或關閉相關的話路時隙。當CPU 模塊把對某一話路的監(jiān)測或者測試命令發(fā)給VCP模塊時，VCP模塊先選通控制 該路的ISLAC芯片的片選信號，然后通過串行通訊口從該ISLAC的相關寄存器 中讀取電路的相關參數(shù)并進行運算處理，以達到對該話路的監(jiān)測或線路自測試 功能，監(jiān)測的狀態(tài)或者測試結(jié)果也是通過CPU模塊向上傳送到主控板、甚至于 網(wǎng)管中心。
其中，本發(fā)明為所述VCP模塊設有專用的VCP軟件包，以實現(xiàn)對用戶電路 的控制、監(jiān)測、線路測試等功能，這極大地減輕了軟件的工作量。該VCP軟件 主要包括三部分語音通道應用程序接口 (VP-APIII)、語音通道測試函數(shù)庫 (VP-TL)和VCP固件(VCP Firmware)。
該語音通道應用程序接口 ( VP-API II ) : VP-API II是C代碼程序，將其嵌 在用戶應用程序中，以實現(xiàn)用戶應用程序和VCP模塊的接口，完成呼叫控制、 線路測試等功能；
該語音通道測試函數(shù)庫(VP-TL) : VP-TL是線路測試、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等 相關函數(shù)的集合，將VP-TL的C代碼程序嵌在用戶應用程序中，而VP-API II程 序通過調(diào)用這些函數(shù)實現(xiàn)其相應功能；
該VCP固件(VCP Firmware) : VCP固件是VCP軟件的核心，該VCP固件 執(zhí)行前被下載到VCP模塊中，VP-API II和VP-TL通過VCP固件實現(xiàn)對ISLAC模 塊的控制。
需要說明的是，在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個 實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述即可。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，只是用來說明和解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。在本發(fā)明的精神和權利要求保護范圍之內(nèi)，對本發(fā)明作用的任何修改、等同替換和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種電源處理電路模塊，其特征在于，包括主回路子模塊，用于對輸入電壓進行凈化、整流及降壓處理；控制電路子模塊，用于控制并調(diào)整經(jīng)主回路子模塊處理的電壓，將得到的電壓輸出供給負載。
2、 根據(jù)權利要求l所述的電源處理電路模塊，其特征在于，所述控制電路 子模塊包括電壓環(huán)反饋單元，采用工作在線性放大區(qū)域的PNP三極管實現(xiàn)電壓環(huán)反饋； 脈寬調(diào)制控制單元，用于控制輸出電壓，采用比例積分的方式實現(xiàn)電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)脈寬調(diào)制控制；參數(shù)設置單元，通過設定所述PNP三極管的發(fā)射極電阻和集電極電阻的比值來調(diào)整電源處理電路^^莫塊的工作區(qū)間。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的電源處理電路模塊，其特征在于，所述控制電 路子模塊還包括軟啟動電路單元，設于所述脈寬調(diào)制控制單元外圍，防止啟動時的上電沖 擊及熱插拔產(chǎn)生的瞬間過壓。
4、 一種用戶電路系統(tǒng)，其特征在于，包括中央處理模塊，對用戶電路系統(tǒng)進行主控、管理、維護及下載固件和程序； 通過語音控制模塊對用戶電路系統(tǒng)內(nèi)的電路進行管理及調(diào)度；語音控制模塊，用于與中央處理模塊通信，下載語音控制固件程序、控制 編解碼模塊，以實現(xiàn)用戶電路功能、測試功能；編解碼模塊，對音頻信號進行模擬/數(shù)字變換、數(shù)字/才莫擬變換、濾波、二/ 四線變換；之后，通知智能用戶線接口電路模塊；智能用戶線接口電路模塊，與編解碼模塊共同完成用戶電路的饋電功能、 過壓保護功能、振鈴功能、監(jiān)視功能、編解碼功能、二/四線混合轉(zhuǎn)換功能和測 試功能；電源電贈"漠塊，用于向用戶電路系統(tǒng)提供電源，并處理電源。
5、 根據(jù)權利要求4所述的用戶電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電源電路模塊 包括電源處理電路子模塊，該電源處理電路子模塊進一步包括主回路單元，用于對輸入電壓進行凈化、整流及降壓處理； 控制電路單元，用于控制并調(diào)整經(jīng)主回路單元處理的電壓，將得到的電壓 輸出供給負載。
6、 根據(jù)權利要求5所述的用戶電路系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路單元 包括電壓環(huán)反饋子單元，采用工作在線性放大區(qū)域的PNP三極管實現(xiàn)電壓環(huán)反力主.《貝5脈寬調(diào)制控制子單元，用于控制輸出電壓，采用比例積分的方式實現(xiàn)電壓 外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)脈寬調(diào)制控制；參數(shù)設置子單元，通過設定所述PNP三極管的發(fā)射極電阻和集電極電阻的 比值來調(diào)整電源處理電路子模塊的工作區(qū)間。
7、 根據(jù)權利要求4、或5或6所述的用戶電路系統(tǒng)，其特征在于，所述語音 控制模塊采用8M時鐘，通過與中央處理器模塊的通信來下載語音控制的固件程 序、上報測試結(jié)果。
8、 根據(jù)權利要求7所述的用戶電路系統(tǒng)，其特征在于，所述編解碼模塊采 用16片四通道智能用戶線語音處理電路芯片。
9、 根據(jù)權利要求8所述的用戶電路系統(tǒng)，其特征在于，所述智能用戶線接 口電路模塊采用32片雙通道智能用戶線接口電路芯片，并與用戶線之間設有保 護電路，以防止損壞內(nèi)部的編解碼才莫塊及智能用戶線接口電路模塊。
10、 一種語音控制的方法，其特征在于，包括 用戶電路系統(tǒng)上電，引導中央處理模塊實現(xiàn)初始化；中央處理模塊下載所要執(zhí)行的版本及語音控制的固件程序； 對語音控制模塊進行引導，該語音控制模塊完成對用戶電路的呼叫控制、 或監(jiān)測、或線路自測試操作，并將操作結(jié)果上報。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源處理電路模塊，包括主回路子模塊和控制電路子模塊，能夠?qū)斎腚妷哼M行凈化、整流及降壓處理，控制并調(diào)整電壓以供給負載。本發(fā)明還提供一種用戶電路系統(tǒng)，包括中央處理模塊，語音控制模塊，編解碼模塊，智能用戶線接口電路模塊和電源電路模塊。該電源電路模塊包括所述電源處理電路模塊，經(jīng)所述電源處理電路模塊將寬范圍的電源輸入轉(zhuǎn)換為用戶電路系統(tǒng)正常工作的電壓。本發(fā)明的用戶電路系統(tǒng)集成度高、容量大、使用范圍寬，并具有檢測功能。本發(fā)明還提供一種語音控制的方法，通過中央處理模塊下載所要執(zhí)行的版本及語音控制的固件程序，語音控制模塊完成對用戶電路的呼叫控制、或監(jiān)測等操作，并能夠?qū)⒉僮鹘Y(jié)果上報。
文檔編號H02M3/06GK101483384SQ20091007747
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權日2009年2月13日
發(fā)明者凡 楊, 陳衛(wèi)紅 申請人:中興通訊股份有限公司