深入解析Infineon IWE8：8 E1/T1線路互通元件的技術(shù)洞察

在當(dāng)今復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的高效互通至關(guān)重要。Infineon的IWE8（PXB 4219E、PXB 4220E、PXB 4221E）作為一款關(guān)鍵的互通元件，為異步傳輸模式（ATM）網(wǎng)絡(luò)與基于時(shí)隙的準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）網(wǎng)絡(luò)之間的連接提供了強(qiáng)大的支持。本文將對IWE8的特性、工作模式、接口、功能以及相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)解析，希望能為電子工程師們在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中提供有價(jià)值的參考。

文件下載：PXB 4220 E V3.4-G.pdf

一、IWE8概述

IWE8是Infineon ATM芯片組的成員，與幀和線路接口組件（如Infineon的QuadFALC PEB 22554）配合使用，可作為ATM網(wǎng)絡(luò)和PDH網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)。它具有8個(gè)E1或T1輸入和輸出端口，每個(gè)端口可獨(dú)立配置為兩種基本模式：ATM模式和AAL模式。

1.1 特性亮點(diǎn)

• 全雙工ATM封裝/解封：支持8條E1/T1高速線路的全雙工ATM數(shù)據(jù)包處理，確保數(shù)據(jù)的高效傳輸。
• 靈活配置：可通過外部引腳配置為T1或E1模式，并且8個(gè)T1/E1端口可獨(dú)立配置為ATM或AAL模式。
• 多種標(biāo)準(zhǔn)支持：ATM模式符合ITU - T G.804和ITU - T I.432標(biāo)準(zhǔn)；AAL模式支持AAL1或無適配層開銷的透明傳輸（AAL0），以及ATM論壇的電路仿真服務(wù)規(guī)范。
• 時(shí)鐘恢復(fù)：內(nèi)部時(shí)鐘恢復(fù)電路支持同步殘余時(shí)間戳（SRTS）或自適應(yīng)時(shí)鐘方法（ACM），滿足不同應(yīng)用場景的時(shí)鐘需求。
• 接口豐富：具備IMA接口、8個(gè)通用幀接口、UTOPIA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口、16位通用微處理器接口和外部同步SRAM接口等，方便與各種設(shè)備進(jìn)行連接。
• 測試功能：內(nèi)置數(shù)據(jù)路徑環(huán)路，支持通過微處理器接口進(jìn)行信元插入/提取，便于進(jìn)行功能測試。
• 低功耗設(shè)計(jì)：采用3.3伏電源供電，典型功耗僅1瓦，并且支持多種電源管理模式。

1.2 不同型號差異

• PXB 4219：僅支持ATM模式，用于符合ITU - T G.804的ATM信元映射到PDH幀。
• PXB 4220：支持ATM和AAL模式，使用內(nèi)部時(shí)鐘恢復(fù)機(jī)制（SRTS），但使用SRTS功能需要支付專利費(fèi)用。
• PXB 4221：功能與PXB 4220相同，但物理上永久禁用了SRTS，無需支付專利費(fèi)用。

二、工作模式

2.1 ATM模式

在ATM模式下，端口提供符合ITU - T G.804的ATM信元映射到PDH幀的功能，工作速率為E1的2.048 Mbit/s或T1的1.544 Mbit/s。該模式下，設(shè)備實(shí)現(xiàn)了ITU - T I.432中定義的物理層（PHY）的所有傳輸匯聚（TC）子層功能。

2.2 AAL模式

AAL模式僅PXB 4220/4221支持，作為ATM電路仿真服務(wù)互通功能（CES - IWF），在恒定比特率（CBR）設(shè)備和ATM網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。支持“非結(jié)構(gòu)化DS1/E1服務(wù)”和“結(jié)構(gòu)化DS1/E1 N x 64 kbit/s基本服務(wù)”，并提供分段和重組功能。

2.2.1 非結(jié)構(gòu)化CES模式

將2.048 Mbit/s（E1）或1.544 Mbit/s（T1）比特流無幀封裝地打包到ATM信元中，使用AAL1的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳輸（UDT）。時(shí)鐘恢復(fù)支持SRTS和ACM方法。

2.2.2 結(jié)構(gòu)化CES模式

通過端口配置寄存器編程，用于結(jié)構(gòu)化T1/E1 Nx64 kbit/s基本服務(wù)，可將N個(gè)T1（24個(gè)）或E1（32個(gè)）時(shí)隙通過ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸。此模式下不支持SRTS和ACM時(shí)鐘恢復(fù)。

三、接口詳解

3.1 通用幀接口

IWE8的通用幀接口提供了多種模式選擇，包括FALC模式（FAM）、通用接口模式（GIM）、同步模式（SYM）和回聲消除器模式（EC）。通過外部引腳和操作模式寄存器進(jìn)行模式選擇，并且集成了幀發(fā)送時(shí)鐘選擇器，可根據(jù)不同需求選擇時(shí)鐘源。

3.1.1 FALC模式（FAM）

可直接連接Infineon的“幀和線路接口組件”（FALC），數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)內(nèi)部高速總線傳輸，接收和發(fā)送系統(tǒng)時(shí)鐘均為8.192 MHz，數(shù)據(jù)速率為2048 Mbit/s。

3.1.2 通用接口模式（GIM）

使幀接口更加通用，可直接連接其他幀/線路接口單元或T1/E1收發(fā)器，根據(jù)E1/T1引腳可適配1.544 MHz（T1速率）或2.048 MHz（E1速率）。

3.1.3 同步模式（SYM）

用于同步幀和多幀協(xié)議，僅支持E1線路，有2.048 MHz和8.192 MHz兩種同步模式，可實(shí)現(xiàn)全局或端口特定的同步。

3.1.4 回聲消除器模式（EC）

該模式下發(fā)送和接收通道同步，幀接口由連接到RFCLK的8.192 MHz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。

3.2 UTOPIA接口

IWE8的UTOPIA接口實(shí)現(xiàn)了ATM論壇UTOPIA Level 2和Level 1規(guī)范。在UTOPIA level 2兼容模式下，與具有8條數(shù)據(jù)線和5條地址線的PHY層兼容；在UTOPIA level 1兼容模式下，可配置為ATM和PHY層的8條數(shù)據(jù)線接口。通過UTOPIA地址線，ATM層可輪詢PHY端口，PHY層通過TXCLAV或RXCLAV信號控制數(shù)據(jù)流量。

3.3 IMA接口

IWE8的IMA接口支持外部組件實(shí)現(xiàn)ATM逆復(fù)用（IMA）協(xié)議，具有可編程的映射緩沖區(qū)讀寫指針閾值，當(dāng)檢測到不可糾正的HEC錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)丟棄信元并斷言UNCHEC信號，同時(shí)在引腳PN[2:0]上顯示信元來源的端口號。

3.4 時(shí)鐘恢復(fù)接口

可使用外部設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)，提供5線串行接口，支持SRTS和ACM兩種時(shí)鐘恢復(fù)方法，也允許兩者結(jié)合使用。數(shù)據(jù)以32位幀的形式傳輸，SSP脈沖指示幀的開始。

3.5 微處理器接口

IWE8的微處理器接口用于讀取和寫入內(nèi)部寄存器、4個(gè)內(nèi)部RAM和外部RAM。支持Intel類型和Motorola類型的微處理器，通過PMT和TBUS引腳在內(nèi)部復(fù)位的正邊沿確定接口模式。

3.6 外部RAM接口

IWE8需要連接一個(gè)64k x 33位帶奇偶校驗(yàn)保護(hù)或64k x 32位不帶奇偶校驗(yàn)保護(hù)的外部同步SRAM，采用固定的12個(gè)時(shí)鐘周期的RAM接口周期。

四、功能描述

4.1 ATM傳輸功能

在ATM模式下，信元傳輸處理塊負(fù)責(zé)信元丟棄和將ATM信元（除UDF八位字節(jié)外）寫入ATM傳輸緩沖區(qū)；八位字節(jié)傳輸處理塊負(fù)責(zé)從ATM傳輸緩沖區(qū)讀取八位字節(jié)、進(jìn)行信元速率解耦（插入空閑/未分配信元）、信元有效載荷加擾和HEC生成。

4.2 ATM接收功能

八位字節(jié)接收處理塊負(fù)責(zé)信元?jiǎng)澐?、HEC檢查（頭錯(cuò)誤檢測和糾正）、信元有效載荷解擾、空閑或未分配信元?jiǎng)h除、統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器事件生成以及將信元（除UDF八位字節(jié)外）寫入ATM接收緩沖區(qū)；信元接收處理塊負(fù)責(zé)從ATM接收緩沖區(qū)讀取信元。

4.3 AAL分段功能

實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳輸（SDT）和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮R聚子層以及AAL類型1的分段子層功能。八位字節(jié)接收處理塊負(fù)責(zé)分段端口去相關(guān)、分段、SN/SNP生成、SDT指針生成、RTS值插入、統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器事件生成以及寫入分段緩沖區(qū)；信元接收處理塊負(fù)責(zé)從分段緩沖區(qū)讀取信元并填充部分填充的信元。

4.4 AAL重組功能

在AAL模式下，信元傳輸處理塊負(fù)責(zé)端口和通道識別、SNP字段檢查、SN字段檢查、SDT指針檢測和驗(yàn)證、SRTS值提取、CAS處理、統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器事件生成、在信元丟失時(shí)插入虛擬信元以及寫入重組緩沖區(qū)；八位字節(jié)傳輸處理塊負(fù)責(zé)從重組緩沖區(qū)讀取八位字節(jié)、處理重組緩沖區(qū)溢出和不足、初始化重組緩沖區(qū)以補(bǔ)償CDV、同步SDT結(jié)構(gòu)與端口結(jié)構(gòu)以及生成統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器事件。

4.5 內(nèi)部時(shí)鐘恢復(fù)電路（ICRC）

ICRC可在上游方向生成RTS值，在下游方向生成8.192、2.048或1.544 MHz的傳輸時(shí)鐘。每個(gè)端口獨(dú)立工作，支持FALC模式（FAM）和通用接口模式（GIM），通過內(nèi)部PLL基于SRTS、ACM或兩者生成傳輸時(shí)鐘。

4.6 內(nèi)部隊(duì)列

• 事件隊(duì)列：存儲(chǔ)所有處理八位字節(jié)或信元的功能塊生成的計(jì)數(shù)器事件，最多可存儲(chǔ)256個(gè)事件。
• 輸出隊(duì)列：存儲(chǔ)準(zhǔn)備通過UTOPIA接收接口傳輸?shù)紸TM層的信元的外部RAM地址，是一個(gè)最多可容納256個(gè)信元地址條目的FIFO隊(duì)列。
• 中斷隊(duì)列：外部RAM中的FIFO隊(duì)列，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到閾值時(shí)寫入中斷條目，微處理器可通過讀取該隊(duì)列來響應(yīng)中斷。

4.7 OAM處理

OAM處理塊從事件隊(duì)列中讀取統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器事件，根據(jù)計(jì)數(shù)器值和閾值判斷是否生成中斷，并將新的統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器值和中斷生成指示寫入外部RAM。

4.8 環(huán)回模式

• 上游環(huán)回：允許將在幀接口接收并轉(zhuǎn)發(fā)到UTOPIA接收接口的信元通過UTOPIA傳輸接口發(fā)送回發(fā)送器接口。
• 下游環(huán)回：可將從UTOPIA傳輸接口進(jìn)入的ATM信元通過下游環(huán)回塊循環(huán)到UTOPIA接收接口。
• 串行環(huán)回：可將幀發(fā)送接口的幀發(fā)送時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、幀同步和多幀同步信號按端口循環(huán)到幀接收接口。

4.9 信元插入和提取

• 信元插入：允許將存儲(chǔ)在信元插入緩沖區(qū)中的預(yù)定義信元插入到UTOPIA接收信元流中。
• 信元提取：可將從UTOPIA傳輸接口下游方向進(jìn)入的信元提取到信元提取緩沖區(qū)。

4.10 通道到時(shí)隙的映射

IWE8支持將ATM信元映射到幀接口的32個(gè)時(shí)隙中的N個(gè)時(shí)隙，通過內(nèi)部RAM編程定義映射方案。在AAL模式下，非結(jié)構(gòu)化CES每個(gè)端口只有一個(gè)通道，結(jié)構(gòu)化CES可將N x 64 kbit/s通道映射到T1/E1幀中。

五、應(yīng)用提示

5.1 時(shí)鐘概念

不同模式下，IWE8對時(shí)鐘的要求不同，包括幀接口時(shí)鐘、時(shí)鐘恢復(fù)時(shí)鐘、參考時(shí)鐘等。PLLs for SRTS可接受RFCLK至少±50 ppm的偏差，但在切換到緊急模式時(shí)，RFCLK的精度需達(dá)到4.6 ppm。

5.2 AAL統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換

可將IWE8的AAL統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為ATM論壇CES版本2 MIB，通過對特定統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器的破壞性讀取訪問來獲取相關(guān)參數(shù)。

5.3 內(nèi)部時(shí)鐘恢復(fù)電路的抖動(dòng)特性

ICRC的抖動(dòng)分析結(jié)果表明，在使用外部抖動(dòng)衰減器的情況下，IWE8在E1和T1模式下的抖動(dòng)容限和抖動(dòng)傳輸特性均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

六、電氣特性

6.1 絕對最大額定值

規(guī)定了環(huán)境溫度、結(jié)溫、存儲(chǔ)溫度、電源電壓、輸入電壓、輸出電壓和ESD魯棒性等參數(shù)的極限值，超出這些值可能會(huì)對設(shè)備造成永久性損壞。

6.2 工作范圍

工作環(huán)境溫度范圍為 - 40°C至85°C，電源電壓為3.3V ± 5%，輸入和輸出電壓具有5V I/O容限。

6.3 熱封裝特性

給出了熱封裝電阻（結(jié)到環(huán)境）在無氣流情況下的參數(shù)。

6.4 DC特性

包括輸入低電壓、輸入高電壓、輸出低電壓、輸出高電壓、輸入泄漏電流、上拉電流、下拉電流、電源電流和功耗等參數(shù)。

6.5 電容特性

規(guī)定了輸入電容和輸出電容的范圍。

6.6 AC特性

詳細(xì)描述了時(shí)鐘和復(fù)位接口、幀接口、UTOPIA接口、IMA接口、時(shí)鐘恢復(fù)接口、微處理器接口、RAM接口和邊界掃描測試接口的AC時(shí)序特性。

七、測試模式

7.1 設(shè)備識別寄存器

包含版本、部件號和制造商ID等信息。

7.2 指令寄存器

定義了4位指令寄存器的二進(jìn)制代碼，用于邊界掃描測試。

7.3 邊界掃描寄存器

包含299個(gè)單元，可用于測試和控制設(shè)備的輸出。

八、總結(jié)

Infineon的IWE8作為一款功能強(qiáng)大的互通元件，為ATM網(wǎng)絡(luò)和PDH網(wǎng)絡(luò)之間的連接提供了全面的解決方案。其豐富的接口、靈活的工作模式、完善的功能以及良好的電氣特性，使其在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在使用IWE8時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求，合理配置設(shè)備的參數(shù)，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。同時(shí)，對于涉及SRTS專利費(fèi)用的問題，需要與相關(guān)方進(jìn)行溝通和協(xié)商。希望本文的解析能幫助工程師們更好地理解和應(yīng)用IWE8，推動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。