NGN網絡測試儀E1數據采集卡的驅動設計

1 引言

　　隨著電信網絡迅速發(fā)展，基于軟交換技術的NGN網絡應運而生。在構建中，NGN需通過信令網關SG與現有的七號信令網互通，但在物理上采用HDLC格式的E1傳輸。為了維護NGN網絡，實現不同采集口的多協(xié)議關聯、呼叫的合成等功能，相應的測試儀表必須提供網卡和E1卡的測試接口。根據NGN網絡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行協(xié)議分析處理。數據采集卡提供網絡接口的物理層、鏈路層功能以及PCI規(guī)范接口，可同時監(jiān)測8路E1信號。

2 系統(tǒng)硬件設計

　　BT8474是一個PCI多功能設備。本系統(tǒng)中，其功能0實現鏈路層的控制；功能1完成物理層的控制。BT8474是由1個主接口、4個串口、1個EBUS端口和1個邊界掃描口構成。主接口通過PCI的兩個功能配置區(qū)找到基地址寄存器，系統(tǒng)根據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據傳輸；EBUS端口通過內置的MPU(微處理器單元)來擴展外圍設備，物理接口器件BT8370是一個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來自于電纜的“+3 dB~-43 dB”的模擬時鐘和數據。圖1給出了E1數據采集卡硬件設計原理圖。

3 E1卡驅動程序的架構

　　E1采集卡軟件設計架構主要由鏈路層驅動模塊、物理層驅動模塊、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,并通過共享內存與PC機實現數據交互，以及控制指令動作和硬件狀態(tài)報告等。

　　E1鏈路層驅動接口器件BT8474是一個PCI多功能設備，其底層驅動分為兩個模塊，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程序通過PCI接口配置。下面對E1接口卡的驅動構架詳細說明。
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(qū)以及時隙映射表的配置。HDLC控制器為每個信道都建立一個消息鏈表,這樣數據緩沖區(qū)可以循環(huán)利用。HDLC控制器與成幀器的對應關系決定于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

　　物理層通過地址總線映射配置成幀器，其中PCI橋設備和成幀器之間經過CPLD控制選通。物理層驅動完成配置成幀器、復位控制等。成幀器是將E1上的比特流整合成符合規(guī)范的HDLC幀，其中一個標準HDLC幀包括32個時隙，這些時隙可配置映射到HDLC控制器的端口信道，實現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

　　數據采集卡通過成幀器首先從E1線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)是驅動程序為上層應用預留的接口，上層軟件可通過調用該程序實現驅動以及對板卡的控制。雖然驅動程序是為設備的硬件層編程服務的,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通信的實現過程：應用程序應先獲得設備句柄GUID碼,然后利用CreateFile函數打開設備,通過DeviceIoControl函數傳遞控制代碼參數和WDM進行通信，包括從WDM中讀取數據和寫數據給WDM兩種情況,也可利用ReadFile從WDM中讀取數據或用WriteFile寫數據給WDM：當下層驅動有觸發(fā)事件時，就需要Event事件通知上層軟件。當應用程序退出時，
CloseHandle則關閉設備，這將產生對應于此設備對象的相應IRP消息。這種關系如表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功能驅動程序的控制順序，實現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

　　將E1數據線的發(fā)送線與接收線對接進行測試可得：接收數據即為發(fā)送數據，從而證明了E1板卡可實現收、發(fā)數據。E1接口卡為滿足用戶對信令消息的特定要求，驅動設計提供控制消息長度的接口函數，用戶可隨意采集指定長度的消息數據，便于過濾檢測消息。采用一機多卡來實現多達64路E1集中監(jiān)測，為大型網絡數據量采集提供升級參考。