CN110225211B - 多通道脉冲编码调制语音交换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道脉冲编码调制语音交换系统及方法，属于语音交换技术领域。系统：时钟同步驱动模块用于产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟；PCM接收模块用于接收外部多路串行PCM输入信号，基于PCM时钟和同步信号，将串行PCM输入信号采样后转换成为并行的语音数据，并输出给PCM实时交换模块，并行的语音数据包括多个并行的PCM通道的语音数据；交换配置状态表模块用于接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，将PCM语音交换配置信息存储到各个PCM通道对应的PCM状态表中，接收PCM实时交换模块的读控制信号，在读控制信号的指示下，读出各个PCM状态表中的配置数据，并输出给PCM实时交换模块。

Description

多通道脉冲编码调制语音交换系统及方法

技术领域

本发明涉及语音交换技术领域，特别涉及一种多通道脉冲编码调制语音交换系统及方法。

背景技术

PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)语音交换技术是指，将PCM系统有关时隙的内容，在时间位置上进行搬移。PCM语音交换技术是语音会议和语音传输系统中的关键技术。PCM语音交换技术的出现，使得多方用户语音互通功能得以实现，目前该技术已经广泛应用于各种语音传输系统。

目前主流的语音交换技术大多采用软件实现实现。然而当处理大规模的语音通道和语音数据时，软件实现一般延迟较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种多通道脉冲编码调制语音交换系统及方法，能够提供一个实现大规模高集成度高实时性语音数据交换的方法，解决处理延迟过大的问题且该方法不需要其他外围配置电路。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种多通道脉冲编码调制语音交换系统，所述系统包括时钟同步驱动模块、脉冲编码调制PCM接收模块、交换配置状态表模块、PCM实时交换模块和PCM发送模块，

所述时钟同步驱动模块用于，产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟；

所述PCM接收模块用于，接收外部多路串行PCM输入信号，基于所述时钟同步驱动模块产生的PCM时钟和同步信号，将所述串行PCM输入信号采样后转换成为并行的语音数据，并输出给所述PCM实时交换模块，所述并行的语音数据包括多个并行的PCM通道的语音数据；

所述交换配置状态表模块用于，接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，基于所述时钟同步驱动模块产生的系统工作时钟，将所述PCM语音交换配置信息转换为配置数据后存储到各个PCM通道对应的PCM状态表中，接收所述PCM实时交换模块的读控制信号，在所述读控制信号的指示下，读出各个所述PCM状态表中的配置数据，并输出给所述PCM实时交换模块；

所述PCM实时交换模块用于，接收所述PCM接收模块输出的并行语音数据，基于所述时钟同步驱动模块产生的PCM时钟和系统工作时钟，根据所述PCM状态表中的配置数据对所述PCM通道的相应时隙进行交换处理，并将交换处理后的各个所述PCM通道的各个所述时隙输出到所述PCM发送模块；

所述PCM发送模块用于，按照所述时钟同步驱动模块产生的PCM时钟将所述交换处理后的语音数据进行并串转换，并按照所述时钟同步驱动模块产生的同步信号依次输出各个所述PCM通道的各个所述时隙。

可选地，所述系统工作时钟的频率为f，f大于或等于n×f1/8，n为所述PCM通道的数量，f1为PCM的串行数据时钟频率。

可选地，所述交换配置状态表模块包括交换配置寄存器、PCM提取寄存器、PCM放入寄存器、配置输出寄存器、状态表配置选择器、写状态表控制单元、第1号至第n号PCM状态表、以及读状态表控制单元，n为所述PCM通道的数量，

所述交换配置寄存器用于，接收所述外部用户输入的PCM语音交换配置信息，并将所述PCM语音交换配置信息转换为所述配置数据后分类写入所述PCM提取寄存器、所述PCM放入寄存器和所述配置输出寄存器中；

所述PCM提取寄存器用于，存储所述配置数据中的待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识；

所述PCM放入寄存器用于，存储所述配置数据中的待交换的PCM通道的标识和所述待交换的PCM通道中待交换的时隙的标识；

所述配置输出寄存器用于，存储所述配置数据中的第一指示信息和第二指示信息，所述第一指示信息用于指示所述PCM提取寄存器和所述PCM放入寄存器存储的值是否有效，所述第二指示信息用于指示是否输出所述待提取的时隙；

所述状态表配置选择器用于，对所述PCM提取寄存器、所述放入寄存器和所述配置输出寄存器的配置数据进行提取，基于所述放入寄存器存储的值选择相应PCM状态表进行配置数据的写入操作；

所述写状态表控制单元用于，当所述第一指示信息指示所述PCM提取寄存器和所述PCM放入寄存器存储的值有效时，产生所述PCM状态表的写入操作，其中，所述PCM状态表包括若干表项，所述表项的数量与所述PCM通道包括的时隙的数量相同，所述待交换的PCM通道的标识与产生所述写入操作的PCM状态表的序号对应，所述待交换的PCM通道中待交换的时隙的标识与产生所述写入操作的PCM状态表的表项的序号对应，在所述写入操作后，所述PCM状态表的相应表项中存储所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及所述第二指示；

所述读状态表控制单元用于，接收所述PCM实时交换模块产生的读控制信号，产生对所述第1号至第n号PCM状态表的读操作，并将读出的各个PCM状态表的配置数据依次输出。

可选地，所述PCM实时交换模块包括数据排序单元、第1号至第n号全数据缓存表和数据输出单元，

所述数据排序单元用于，接收所述PCM接收模块产生的n路所述PCM通道的所有时隙，并将所有时隙按照顺序依次排序，同时并行输出至第1号至第n号所述全数据缓存表进行存储，每一所述全数据缓存表中均按顺序存储n路所述PCM通道的所有时隙；

所述数据输出单元用于，按照第1号至第n号所述PCM状态表的序号、表项的序号、所述PCM状态表所存储的所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及所述第二指示，并行同时从第1号至第n号所述全数据缓存表中读取对应时隙，并将读出的时隙并行同时送给所述PCM发送模块。

通过配置数据存于本机交换配置状态表，通过配置表选择对应PCM通道的对应时隙的数据的输出来源，灵活性高，维护性强。

可选地，所述第1号至第n号PCM状态表中各个所述PCM状态表均为单端口ram结构，地址范围均为0～m，每一存储单位存储一条表项，所述ram的读时钟为所述系统工作时钟，第1号至第n号PCM状态表用于分别保存对应第1至第n个所述PCM通道的m个时隙的交换配置信息，m为所述PCM通道包括的时隙的数量。

可选地，所述数据排序单元为fifo存储结构，数据位宽为8bit，深度为n×m，写入时钟为所述PCM时钟，读出时钟为所述系统工作时钟。

可选地，所述PCM实时交换模块采用并行处理方式，第1号至第n号所述全数据缓存表中各个所述全数据缓存表均为单端口ram结构，数据位宽为8位，地址范围为0～n×m，读、写时钟均为所述系统工作时钟，第1号至第n号所述全数据缓存表中的数据全部相同且数据顺序相同，数据顺序按照第1至第n个PCM通道顺序，每个所述PCM通道占有m个时隙，每个所述PCM通道的语音数据的顺序与时隙的顺序相同。

可选地，所述数据输出单元用于，并行同时从第1号至第n号所述PCM状态表中读出所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及所述第二指示，当所述第二指示指示输出所述待提取的时隙时，按照所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识，同时读出第1号至第n号所述全数据缓存表中对应地址的数据，并基于所述第1号至第n号所述PCM状态表的序号及相应表项的序号，同时并行的输出数据给所述PCM发送模块。

通过并行独立处理各个PCM通道各个时隙的交换过程，各路PCM通道的抗干扰性强，且各路PCM通道的各个时隙处理只需要一个帧的延迟，实时性非常好。

可选地，所述系统在现场可编程门阵列FPGA芯片上实现。

利用FPGA的并行性特点，使用高速时钟对PCM语音进行搬移和处理，并行对每一路PCM通道进行语音交换处理，从而实现了极短的处理和传输延迟。同时，由于FPGA并行处理结构，提高了PCM通道之间的独立性，使得整个系统稳定性更高。

当采用CPU(Central Processing Unit，中央处理器)或DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)实现软件时，由于CPU和DSP的接口资源有效，也很难提供大量GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出)来做大规模的PCM接口驱动。利用FPGA器件IO(Input/Output，输入输出)资源丰富的特点，可以很轻易的扩展出几十路甚至上百路PCM接口，解决了CPU和DSP方案中接口资源不够的问题。

采用FPGA，能够解决使用国外语音交换芯片的灵活性低，安全风险高的问题，FPGA的rtl代码可用于数字ASIC(Application Specific Integrated Circuit，为专门目的而设计的集成电路)前端使用。

另一方面，提供了一种多通道脉冲编码调制语音交换方法，所述方法包括：

S1、根据用户输入的配置信息，确定语音交换规则；

S2、采集各个脉冲编码调制PCM通道的各个时隙的语音数据；

S3、按照所述语音交换规则，将采集的对应的所述PCM通道的对应时隙的语音数据提取出来，放置到输出的对应PCM通道的对应时隙中；

S4、输出对应PCM通道的对应时隙的语音数据。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过时钟同步驱动模块产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟；PCM接收模块接收外部多路串行PCM输入信号，基于所述PCM时钟和所述同步信号，将所述串行PCM输入信号采样后转换成为并行的语音数据，所述并行的语音数据包括多个并行的PCM通道的语音数据；交换配置状态表模块接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，基于系统工作时钟，将所述PCM语音交换配置信息转换为配置数据后存储到各个PCM通道对应的PCM状态表中，接收所述PCM实时交换模块的读控制信号，在所述读控制信号的指示下，读出各个所述PCM状态表中的配置数据，并输出给所述PCM实时交换模块；所述PCM实时交换模块接收所述PCM接收模块输出的并行语音数据，基于PCM时钟和系统工作时钟，根据所述PCM状态表中的配置数据对所述PCM通道的相应时隙进行交换处理，并将交换处理后的各个所述PCM通道的各个所述时隙输出到所述PCM发送模块；所述PCM发送模块按照所述PCM时钟将所述交换处理后的语音数据进行并串转换，并按照所述同步信号依次输出各个所述PCM通道的各个所述时隙，实现了并行独立处理各个PCM通道各个时隙的交换过程，各路PCM通道的抗干扰性强，且各路PCM通道的各个时隙处理只需要一个帧的延迟，实时性非常好；并且不需要其他外围配置电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种多通道脉冲编码调制语音交换系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的交换配置状态表模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的PCM提取寄存器的数据结构图；

图4是本发明实施例提供的PCM放入寄存器的数据结构图；

图5是本发明实施例提供的配置输出寄存器的数据结构图；

图6是本发明实施例提供的PCM状态表的数据结构图；

图7是本发明实施例提供的PCM实时交换模块的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种多通道脉冲编码调制语音交换方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本发明实施例提供的一种多通道脉冲编码调制语音交换系统。参见图1，该系统100包括：用于采集各路PCM通道各个时隙语音数据的PCM接收模块1，用于提供PCM时钟、同步信号以及系统工作时钟的同步驱动模块2，用于接收和处理用户配置信息的交换配置状态表模块3，用于对各路PCM通道各个时隙进行交换处理的PCM实时交换模块4和用于将各路PCM通道各个时隙进行发送的PCM发送模块5。

其中，PCM实时交换模块4的输入端连接PCM接收模块1和交换配置状态表模块3，PCM实时交换模块4的输出端连接PCM发送模块5，时钟同步驱动模块2输出端连接PCM接收模块1、PCM实时交换模块4和PCM发送模块5。

上述模块均可以在FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)芯片中进行实现，本发明在使用altera的cycloneIII的EP3C25芯片实现时，已经可以实现64路PCM每路32个时隙的任意交换。

时钟同步驱动模块2用于，产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟。PCM时钟输出给PCM接收模块1、PCM实时交换模块4、和PCM发送模块5。同步信号输出给PCM接收模块1和PCM发送模块5。系统工作时钟输出给交换配置状态表模块3和PCM实时交换模块4。

PCM时钟用于采样和输出PCM语音信号，同步信号用于确认每一个PCM通道的语音用户顺序，系统工作时钟用于提取各个PCM语音通道的一个采样周期的所有语音信号，按照该时钟对语音信号进行交换和输出，系统工作时钟是固有频率。

PCM接收模块1用于，接收外部多路串行PCM输入信号，按照同步驱动模块2产生的PCM时钟和同步信号，将串行PCM输入信号采样后转换成为并行的语音数据，并输出给PCM实时交换模块4。其中，并行的语音数据包括多个并行的PCM通道的语音数据。

具体地，PCM接收模块1按照同步信号，采集各路PCM通道的PCM接口数据，并按PCM时钟将采集到的各路PCM通道的语音时隙按照时隙0、时隙1、…、时隙n、时隙0、时隙1、…、时隙n、…的顺序并行且相互独立的输出给PCM实时交换模块4。

交换配置状态表模块3用于，接收用户的配置信息，并将用户的配置信号转换为PCM交换配置状态数据，存入PCM状态表中，提供给PCM实时交换模块4进行查表操作。具体地，交换配置状态表模块3用于，接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，基于时钟同步驱动模块产生的系统工作时钟，将PCM语音交换配置信息转换为配置数据后存储到各个PCM通道对应的PCM状态表中，接收PCM实时交换模块的读控制信号，在读控制信号的指示下，读出各个PCM状态表中的配置数据，并输出给PCM实时交换模块。

PCM实时交换模块4用于，接收PCM接收模块1传入的各路PCM通道的各个时隙的语音数据，根据交换配置状态表模块3中保存的各路PCM各个时隙的交换配置信息，对各路PCM通道的各个时隙进行交换处理，并将交换后的各路PCM的各个时隙的语音数据独立并行顺序的输出到PCM发送模块5。

PCM发送模块5用于，按照时钟同步驱动模块2产生的PCM时钟，将PCM实时交换模块4交换处理后的语音数据进行并串转换，并按照同步信号输出的各路PCM通道的各个时隙。

进一步的，交换配置状态表模块3的结构图如图2所示，其包括交换配置寄存器21、PCM提取寄存器22、PCM放入寄存器23、配置输出寄存器24、状态表配置选择器25、写状态表控制单元26、第1号至第n号PCM状态表PCM1、PCM2、…、PCMn、读状态表控制单元27。n为PCM通道的数量。

交换配置寄存器21用于，接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，并将PCM语音交换配置信息转换为配置数据后分类写入PCM提取寄存器22、PCM放入寄存器23和配置输出寄存器24中。

PCM提取寄存器22用于，存储配置数据中的待提取的PCM通道的标识和待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识。

PCM放入寄存器23用于，存储配置数据中的待交换的PCM通道的标识和待交换的PCM通道中待交换的时隙的标识。

配置输出寄存器24用于，存储配置数据中的第一指示信息和第二指示信息，第一指示信息用于指示PCM提取寄存器和PCM放入寄存器存储的值是否有效，第二指示信息用于指示是否输出待提取的时隙。

状态表配置选择器25用于，对PCM提取寄存器22、放入寄存器23和配置输出寄存器24的配置数据进行提取，基于放入寄存器23存储的值选择相应PCM状态表进行配置数据的写入操作。

写状态表控制单元26用于，当第一指示信息指示PCM提取寄存器22和PCM放入寄存器23存储的值有效时，产生PCM状态表的写入操作，其中，PCM状态表包括若干表项，表项的数量与PCM通道包括的时隙的数量相同，待交换的PCM通道的标识与产生写入操作的PCM状态表的序号对应，待交换的PCM通道中待交换的时隙的标识与产生写入操作的PCM状态表的表项的序号对应，在写入操作后，PCM状态表的相应表项中存储待提取的PCM通道的标识和待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及第二指示。

读状态表控制单元27用于，接收PCM实时交换模块4产生的读控制信号，产生对第1号至第n号PCM状态表PCM1、PCM2、…、PCMn的读操作，并将读出的各个PCM状态表的配置数据依次输出。

交换配置寄存器21接收用户传入的配置信息，并将该配置信息解析成配置数据并分类，分别传入PCM提取寄存器22、PCM放入寄存器23和配置输出寄存器24；状态配置选择器25将PCM提取寄存器22、PCM放入寄存器23和配置输出寄存器24的配置数据进行组合，并根据PCM放入寄存器23的值，选择写状态表控制单元26进行PCM1、PCM2、…、PCMn的写配置操作；读状态表控制单元27接收PCM实时交换模块4传来的读控制信号，根据读控制信号选择并行读取PCM1、PCM2、…、PCMn中对应地址的数据，并将读出的数据输出给PCM实时交换模块4。

进一步的，交换配置状态表模块3的各种数据格式如图3-图6所示。参见图3，PCM提取寄存器(tiqu_reg)22中，其高15到8位表示PCM通道号(通道标识)a，低7到0位表示对应的PCM时隙号(时隙标识)b。参见图4，PCM放入寄存器(fangru_reg)23中，其高15到8位表示PCM通道号i，低7到0位表示对应的PCM时隙号j。参见图5，配置输出寄存器(shuchu_reg)24中，其最高位15位(第一指示信息)表示输出是否有效，当为1时表示输出PCM时隙交换后的有效数据，当为0时表示输出无效数据，如全1或全0数据。次高位14位(第二指示信息)表示配置是否有效，若有效则状态表配置选择器25使能，操作写状态表控制单元26对PCM状态表进行写入操作，若无效则不进行类似操作。第1号至第n号PCM状态表用于分别保存对应第1至第n个PCM通道的m个时隙的交换配置信息，m为PCM通道的一帧以内的时隙数。参见图6，PCM1、PCM2、…、或者PCMn均为单端口ram(Random Access Memory，随机存取存储器)结构，系统中有多少路PCM通道就应该设计多少个ram表，ram表的地址范围为0～m，每一存储单位(m个存储单位)存储一条表项，ram的读时钟为系统工作时钟。ram数据宽度为18位，由shuchu_reg的第15位第14位和tiqu_reg的数据进行拼接组成。当shuchu_reg的第15位和第14位同时为1时，代表将接收到的第a路PCM的第b个时隙语音数据提取出来，放入到第i路PCM的第j个时隙中输出，此时状态表配置选择器25操作写状态表控制单元26，将shuchu_reg的第15位第14位和tiqu_reg的数据进行拼接，写入到PCMi的地址j中，完成一次交换配置数据的存入。

进一步的，PCM实时交换模块4结构如图7所示，包括数据排序单元41、第1号至第n号全数据缓存表42-1、…、42-n和数据输出单元43。

数据排序单元41用于，接收PCM接收模块1产生的n路PCM通道的所有时隙，并将所有时隙按照顺序依次排序，同时并行输出至第1号至第n号全数据缓存表42-1、…、42-n进行存储，每一全数据缓存表中均按顺序存储n路PCM通道的所有时隙；

数据输出单元43用于，按照第1号至第n号PCM状态表PCM1、PCM2、…、PCMn的序号、表项的序号、PCM状态表所存储的待提取的PCM通道的标识和待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及第二指示，并行同时从第1号至第n号全数据缓存表42-1、…、42-n中读取对应时隙，并将读出的时隙并行同时送给PCM发送模块5。

具体地，数据排序单元为fifo(First Input First Output，先入先出队列)存储结构。数据排序单元41接收PCM接收模块1传入的各路PCM的各个时隙的数据，并将各路PCM通道的各个时隙语音数据并行独立顺序的存入n个fifo中，每个fifo保存其对应PCM通道的第1个时隙的语音数据、第2个时隙的语音数据、…、第m个时隙的语音数据，n个fifo结构完全相同，数据位宽为8位(bit)，深度为n×m，地址范围从0到2×m，写时钟为PCM时钟f1，读时钟为系统工作时钟f，系统工作时钟f应不小于n×f1；每当fifo中的数据达到m个时，使用系统工作时钟f按照顺序依次读出第一个fifo、第二个fifo、…、第n个fifo中的全部数据，并将数据并行同时存入全数据缓存表42-1、…、全数据缓存表42-n中。全数据缓存表42-1、…、全数据缓存表42-n均为单端口ram结构，数据位宽为8位，地址范围为0～n×m，读写时钟均为系统工作时钟f；当取完第n个fifo的全部数据并写入到全数据缓存表42-1、…、全数据缓存表42-n中后，全数据缓存表42-1、…、全数据缓存表42-n中即按照地址1到地址n×m的顺序，顺序保存了第一路PCM的第一个时隙语音数据、第一路PCM的第二个时隙语音数据、…、第一路PCM的第m个时隙语音数据、第2路PCM的第一个时隙语音数据、…第n路PCM的第m个时隙语音数据；当全数据缓存表42-1、…、全数据缓存表42-n中的数据更新完毕后，数据输出单元43并行同时读取交换配置状态表模块3中的PCM1、PCM2、…、PCM中地址0到地址m的数据，根据数据的第15到第8位a和第7位到第0位b，判断对应的全数据缓存表的读地址为a×m+b，将数据读出，按照PCM状态表数据的最高位，选择输出有效数据或输出无效全1数据。

数据输出单元43用于，并行同时从第1号至第n号PCM状态表中读出待提取的PCM通道的标识和待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及第二指示，当第二指示指示输出待提取的时隙时，按照待提取的PCM通道的标识和待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识，同时读出第1号至第n号全数据缓存表中对应地址的数据，并基于第1号至第n号PCM状态表的序号及相应表项的序号，同时并行的输出数据给PCM发送模块。

下面介绍一下该系统的工作流程。系统开始工作后，交换配置状态表模块初始化，确保所有输入的PCM的各个时隙的语音还是在各自自己PCM对应的时隙进行输出，时钟同步驱动模块产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟，PCM接收模块和PCM发送模块开始接收各个PCM各个时隙的语音数据和输出各个PCM各个时隙的语音数据，不管语音数据是否有效，每一个帧同步后，PCM接收模块都应该在各个PCM通道上接收到m个语音数据；当用户配置交换配置状态表模块后，交换配置状态表模块中的对应PCM状态表发生变化，PCM实时交换模块通过交换配置状态表模块中PCM状态表中的数据，将对应的PCM通道的对应时隙数据提取出来，根据PCM状态表确定将提取的数据或固定的无效数据放入到待输出的PCM的对应时隙中去，最后由PCM发送模块将各个PCM通道的各个时隙数据进行发送。

进一步的，以将第a路PCM的第b个时隙接收到的数据放入第i路PCM的第j个时隙输出为例，首先用户通过配置信息配置交换配置状态表模块3中的PCMi中，此时PCMi的第j个地址的数据的第15到8位保存的值为a，第7位到0位保存的值为b；当数据输出单元43准备输出第j个数据时，数据输出单元43读PCM1、PCM2、…、PCMn的地址j的数据，对于第i路PCM通道的时隙的语音数据输出，按照PCMi的地址j的数据的第15位到8位a和第7位到0位b选择读全数据缓存表42-i中地址为a×m+b，即读出了第a路PCM通道的第b个时隙的数据，并把数据放入到第i路PCM通道的第j个时隙中，进行输出。

图8示出了本发明实施例提供的一种多通道脉冲编码调制语音交换方法，适用于图1示出的多通道脉冲编码调制语音交换系统。参见图8，该方法流程包括如下步骤。

S1：根据用户输入的配置信息，确定语音交换规则。

具体地，S1由图1示出的交换配置状态表模块执行。

S2：采集各个PCM通道的各个时隙的语音数据。

具体地，S2由图1示出的PCM接收模块执行。

S3：按照语音交换规则，将采集的对应的PCM通道的对应时隙的语音数据提取出来，放置到输出的对应PCM通道的对应时隙中。

具体地，S3由图1示出的PCM实时交换模块执行。

S4：输出对应PCM通道的对应时隙的语音数据。

具体地，S4由图1示出的PCM发送模块执行。

示例性地，S1还可以包括：根据用户配置信息，确认交换后的PCM通道对应时隙的数据输出有效的交换的数据或输出无效的固定数据。

相应地，S3可以包括：当交换后的PCM通道对应时隙的数据输出有效的交换的数据时，将采集的对应的PCM通道的对应时隙的语音数据提取出来，放置到输出的对应PCM通道的对应时隙中。当交换后的PCM通道对应时隙的数据输出无效的固定数据时，放置无效的固定数据到输出的对应PCM通道的对应时隙中。

需要说明的是，前述各个步骤的执行的时钟(包括PCM时钟和系统工作时钟)及同步信号由图1示出的时钟同步驱动模块生成。

本发明实施例通过时钟同步驱动模块产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟；PCM接收模块接收外部多路串行PCM输入信号，基于PCM时钟和同步信号，将串行PCM输入信号采样后转换成为并行的语音数据，并行的语音数据包括多个并行的PCM通道的语音数据；交换配置状态表模块接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，基于系统工作时钟，将PCM语音交换配置信息转换为配置数据后存储到各个PCM通道对应的PCM状态表中，接收PCM实时交换模块的读控制信号，在读控制信号的指示下，读出各个PCM状态表中的配置数据，并输出给PCM实时交换模块；PCM实时交换模块接收PCM接收模块输出的并行语音数据，基于PCM时钟和系统工作时钟，根据PCM状态表中的配置数据对PCM通道的相应时隙进行交换处理，并将交换处理后的各个PCM通道的各个时隙输出到PCM发送模块；PCM发送模块按照PCM时钟将交换处理后的语音数据进行并串转换，并按照同步信号依次输出各个PCM通道的各个时隙，实现了并行独立处理各个PCM通道各个时隙的交换过程，各路PCM通道的抗干扰性强，且各路PCM通道的各个时隙处理只需要一个帧的延迟，实时性非常好；并且不需要其他外围配置电路。

需要说明的是：上述实施例提供的多通道脉冲编码调制语音交换系统在实现多通道脉冲编码调制语音交换时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的多通道脉冲编码调制语音交换系统与多通道脉冲编码调制语音交换方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述系统包括时钟同步驱动模块、脉冲编码调制PCM接收模块、交换配置状态表模块、PCM实时交换模块和PCM发送模块，

所述时钟同步驱动模块用于，产生PCM时钟、同步信号和系统工作时钟；

所述PCM接收模块用于，接收外部多路串行PCM输入信号，基于所述时钟同步驱动模块产生的PCM时钟和同步信号，将所述串行PCM输入信号采样后转换成为并行的语音数据，并输出给所述PCM实时交换模块，所述并行的语音数据包括多个并行的PCM通道的语音数据；

所述交换配置状态表模块用于，接收外部用户输入的PCM语音交换配置信息，基于所述时钟同步驱动模块产生的系统工作时钟，将所述PCM语音交换配置信息转换为配置数据后存储到各个PCM通道对应的PCM状态表中，接收所述PCM实时交换模块的读控制信号，在所述读控制信号的指示下，读出各个所述PCM状态表中的配置数据，并输出给所述PCM实时交换模块；

所述PCM实时交换模块用于，接收所述PCM接收模块输出的并行语音数据，基于所述时钟同步驱动模块产生的PCM时钟和系统工作时钟，根据所述PCM状态表中的配置数据对所述PCM通道的相应时隙进行交换处理，并将交换处理后的各个所述PCM通道的各个所述时隙输出到所述PCM发送模块；

所述PCM发送模块用于，按照所述时钟同步驱动模块产生的PCM时钟将所述交换处理后的语音数据进行并串转换，并按照所述时钟同步驱动模块产生的同步信号依次输出各个所述PCM通道的各个所述时隙；

所述系统工作时钟的频率为f，f大于或等于n×f1/8，n为所述PCM通道的数量，f1为PCM的串行数据时钟频率；

所述交换配置状态表模块包括交换配置寄存器、PCM提取寄存器、PCM放入寄存器、配置输出寄存器、状态表配置选择器、写状态表控制单元、第1号至第n号PCM状态表、以及读状态表控制单元，n为所述PCM通道的数量，

所述交换配置寄存器用于，接收所述外部用户输入的PCM语音交换配置信息，并将所述PCM语音交换配置信息转换为所述配置数据后分类写入所述PCM提取寄存器、所述PCM放入寄存器和所述配置输出寄存器中；

所述PCM提取寄存器用于，存储所述配置数据中的待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识；

所述PCM放入寄存器用于，存储所述配置数据中的待交换的PCM通道的标识和所述待交换的PCM通道中待交换的时隙的标识；

所述配置输出寄存器用于，存储所述配置数据中的第一指示信息和第二指示信息，所述第一指示信息用于指示所述PCM提取寄存器和所述PCM放入寄存器存储的值是否有效，所述第二指示信息用于指示是否输出所述待提取的时隙；

所述状态表配置选择器用于，对所述PCM提取寄存器、所述放入寄存器和所述配置输出寄存器的配置数据进行提取，基于所述放入寄存器存储的值选择相应PCM状态表进行配置数据的写入操作；

所述写状态表控制单元用于，当所述第一指示信息指示所述PCM提取寄存器和所述PCM放入寄存器存储的值有效时，产生所述PCM状态表的写入操作，其中，所述PCM状态表包括若干表项，所述表项的数量与所述PCM通道包括的时隙的数量相同，所述待交换的PCM通道的标识与产生所述写入操作的PCM状态表的序号对应，所述待交换的PCM通道中待交换的时隙的标识与产生所述写入操作的PCM状态表的表项的序号对应，在所述写入操作后，所述PCM状态表的相应表项中存储所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及所述第二指示；

所述读状态表控制单元用于，接收所述PCM实时交换模块产生的读控制信号，产生对所述第1号至第n号PCM状态表的读操作，并将读出的各个PCM状态表的配置数据依次输出。

2.根据权利要求1所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述PCM实时交换模块包括数据排序单元、第1号至第n号全数据缓存表和数据输出单元，

所述数据排序单元用于，接收所述PCM接收模块产生的n路所述PCM通道的所有时隙，并将所有时隙按照顺序依次排序，同时并行输出至第1号至第n号所述全数据缓存表进行存储，每一所述全数据缓存表中均按顺序存储n路所述PCM通道的所有时隙；

所述数据输出单元用于，按照第1号至第n号所述PCM状态表的序号、表项的序号、所述PCM状态表所存储的所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及所述第二指示，并行同时从第1号至第n号所述全数据缓存表中读取对应时隙，并将读出的时隙并行同时送给所述PCM发送模块。

3.根据权利要求1所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述第1号至第n号PCM状态表中各个所述PCM状态表均为单端口随机存取存储器ram结构，地址范围均为0～m，每一存储单位存储一条表项，所述ram的读时钟为所述系统工作时钟，所述第1号至第n号PCM状态表用于分别保存对应第1至第n个所述PCM通道的m个时隙的交换配置信息，m为所述PCM通道包括的时隙的数量。

4.根据权利要求2所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述数据排序单元为先入先出队列fifo存储结构，数据位宽为8bit，深度为n×m，写入时钟为所述PCM时钟，读出时钟为所述系统工作时钟。

5.根据权利要求4所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述PCM实时交换模块采用并行处理方式，第1号至第n号所述全数据缓存表中各个所述全数据缓存表均为单端口ram结构，数据位宽为8位，地址范围为0～n×m，读、写时钟均为所述系统工作时钟，第1号至第n号所述全数据缓存表中的数据全部相同且数据顺序相同，数据顺序按照第1至第n个PCM通道顺序，每个所述PCM通道占有m个时隙，每个所述PCM通道的语音数据的顺序与时隙的顺序相同。

6.根据权利要求5所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述数据输出单元用于，并行同时从第1号至第n号所述PCM状态表中读出所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识、以及所述第二指示，当所述第二指示指示输出所述待提取的时隙时，按照所述待提取的PCM通道的标识和所述待提取的PCM通道中待提取的时隙的标识，同时读出第1号至第n号所述全数据缓存表中对应地址的数据，并基于所述第1号至第n号所述PCM状态表的序号及相应表项的序号，同时并行的输出数据给所述PCM发送模块。

7.根据权利要求1～6中任一所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，其特征在于，所述系统在现场可编程门阵列FPGA芯片上实现。

8.一种多通道脉冲编码调制语音交换方法，其特征在于，用于如权利要求1至7任一项所述的多通道脉冲编码调制语音交换系统，所述方法包括：

S1、根据用户输入的配置信息，确定语音交换规则；

S2、采集各个脉冲编码调制PCM通道的各个时隙的语音数据；

S3、按照所述语音交换规则，将采集的对应的所述PCM通道的对应时隙的语音数据提取出来，放置到输出的对应PCM通道的对应时隙中；

S4、输出对应PCM通道的对应时隙的语音数据。

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