专利名称：数字键控电话系统的制作方法
技术领域：
本发明属于小型电话系统和类似系统的技术领域，有时称之为键控电话系统。更具体地说，本发明涉及数字键控电话系统中信令和监控信息的功能。这样的一个例子被公开在尚未授予专利的共同申请“数字键控电话系统”中，其顺序号为126701，由乔治·埃尔温(George Irwin)等人于1987年11月提出申请。
一些小型电话系统通常称之为键控电话系统。按过去的传统，键控电话系统具有连接在键控电话机之间的许多分机线和控制端子。每个键控电话线都延伸到电话交换机。每台电话机都包括许多按钮开关或键，每个键都能在给定这台键控电话机的多条线路中，连接这台键控电话机到一条特定的电话线上。在这些键控电话机中，线路选择的交换功能被机械地提供和分配。附加于通常的电话业务(POTS)的任一特性都必须在每一线基础上增加。这些系统的主要优点是规模小，很经济。但是，如果这样的系统需要随着它所服务的机构而扩大，在一定时期之后，最终在每线和特性基础上将比专用小交换机更贵。键控电话系统也是以模似信号为特征的，因此它不能与ISDN接口，但在不久的将来，很可能商业用户将要求与ISDN相接。
本发明的目的是要提供一个电话系统，其中键控电话系统和数字信号通信的优点是经过连接到系统的站的设备而共同存在的。
大体上，键控电话系统的一个例子包括一个中心单元(KSU)和多个站。站可以是电话机，但是也不限于此。站的其它形式包括数据装置和连接到中心局中继线(C.O.trunks)的接口装置。一个普通用途的计算机，例如一个个人计算机，便可以作为一个站的接口单元。站在绞合成对的线上利用数字信号连接到KSU端口。一些站实际上可以是KSU的一部分，此外也可用不同于绞合成对的线连接。KSU本身可以包括多于一个的物理单元。
键控电话系统的主要功能是，在站之间以64Kb/s信道的双向交换形式提供点对点的通信。例如，每一个站可以使用两个这样的信道。每个站也可以使用一个16kb/s的用于系统信令和监控目的的S和S信道。每个站和KSU都包某些形式的处理装置，例如一个软件控制的微处理机，或者一个逻辑网络。S和S信道允许一个站每次发送一个数字编码消息到KSU。更准确地说，它允许站上的处理装置传送这样的一个消息到KSU中的处理装置。关于处理装置的设计将在讲述站或KSU的作用时加以叙述。S和S信道同样允许KSU传送一个消息到任何一个或多个站。
每个消息有一个规定的格式。在这个例子中，有两个格式，每一个格式都需要控制信息。输入到KSU中的消息依靠控制信息，KSU可以转发那个消息到站上，就象刚刚描述的那样。因此，一个站可以依这个KSU的操作，间接地传送一个消息到任何一个其它站或所有的站。根据包含在消息中的信息，KSU去操作，以建立或拆除连接在站之间的64Kb/s的电路。站的这种连接可用于PCM话音，或用于数据，或作为交换信息的其它方式。
站的操作是直接由在那个站的处理部件来控制的。处理部件操作在一个低级的程序，也可以操作在一个较高级的程序。低级程序控制指示器和站中的其它装置读出输入装置的状态，并且处理消息的产生和解释。较高级的程序可控制站操作的顺序，并与在其它站或KSU中的其它较高级程序共同操作，以便使键控电话系统作为一个整体去提供所需的操作。站的性能是由在那个站中工作的程序或从在KSU中工作的程序接收到的消息来决定。操作可以完全地或部分地由包括附属或结合一个普通用途的数字计算机在内的一些其它站的工作程序来决定。
因为站的性能可由其它站的工作程序来决定，所以增加新的类型的站是可能的，如在已有的站中安装新的软件就可能去影响以前所连接的站的性能。于是，一个附加的站就可提供新的特性，或需要的新的按键和显示顺序和指示操作。新的特性可以在现存的站上实现，而不需要改编这些站或KSU的程序。
提供新特性的附加站事实上是一个可改编程序的装置，如个人用计算机。因此，新的特性可由软件改变或在附加计算机系统单独加上。这用一般的技术就可以了，而不需要键控电话系统的制造者或卖主的参予。当然，所有这些极端自由地利用及通信功能和特性的控制，可以受到特有的保护和优先的约束。
本发明具体体现为一个键控电话系统，它用于在许多端口之间提供数字信号通信通道，也用于在键控电话系统中在所说的任何端口和处理装置之间提供信令和监控链路。键控电话系统包括可被操作的几对时分多路复用发送(TDMT)和时分多路复用接收(TDMR)的通信信道，其每一信道包括若干个比特单元。至少一对TDMT，TDMR信道单独地与每个端口相连。每个所说的TDMT信道和TDMR信道包括一个信令和监控(S和S)比特单元，它在所说的若干个比特单元中。一个转换装置可在TDMT和TDMR之间提供通信通路，除了所说的S和S比特单元外，直接用处理装置。一个对处理装置敏感的接口装置从被选择的TDMT信道的S和S比特单元传送信息到处理装置，还从处理装置传送信息到TDMR信道的至少一个S和S比特单元，且转换装置提供独立的通信通路。
本发明涉及这样一种电话系统的操作方法，该电话系统用于通过一个交换装置和一个连接该交换装置和多个端口的通信通路在所述多个端口之间为连接一个设备提供数字信号通信通路，其中该交换装置可在一个中央处理器控制下工作，每一个所述设备具有响应于用户启动的键控操作、和响应于从中央处理器接收到的消息去控制所述设备的功能的处理装置，所述方法的特征在于包括下列步骤(a)通过该通信通道至少提供一个与每个端口相关联的多路复用信令和监控消息信道;
(b)定期地选择一个所述的端口，以便通过该选择的端口传输来自其相关的设备的消息和在所述中央处理器中接收一个消息;
(c)响应于步骤(b)中接收的消息，在所述中央处理器中产生消息;
(d)通过与一个设备相关的消息信道传输每一个所述的产生的消息，该消息就是指定给该设备的。
本发明还涉及这样一种电话系统，它用于通过一个交换装置和一个连接该交换装置和多个端口的通信通路在所述多个端口之间为连接该系统的站设备提供数字信号通信通路，其中该开关装置可在一个中央处理器控制下工作，每一所述站设备具有响应于用户启动的键控操作、和响应于从中央处理器接收到的消息去控制所述站设备的功能的处理装置，所述电话系统的特征在于包括同步通信媒介，用于至少在每一端口提供一个双向通信信道和一个消息信道，同步交换装置，用于响应于控制信号在所选择的一对双向信道中转移信息;
所述中央处理器可用于定期地识别消息信道，从这些信道中可接收到来自所述处理装置之一的一个消息，并且还可用于响应于一个接收到的消息而产生所述控制信号之一和至少一个地址和规定一个消息信道，对于该消息信道而言，指定一个用于所述处理装置中的相应的一个处理装置的消息;和一个接口装置，用于检测请求发送的装置，它响应于所识别的消息信道之一中的第一个预定的信号特性，从而征求和接收所述消息和按中央处理器装置的指示，将指定的消息转移到消息信道中。
这里参照
一个实施例图1是根据本发明的键控电话系统的方块图;
图2是在图1中的键控电话系统，用以支持功能站设备(FUNCTIONAL)的软件结构方块图;
图3是一个类似于在图2表示的软件结构的软件结构图，但是附加了支持激励站(STIMULUS)设备及功能站(FUNCTIONAL)设备的能力;
图4是时间脉冲动作以及用于图1中产生电路交换模块内的信号的图形说明;
图5是在图4中用于提供定时信号，使用在电路交换模块中的一个时序发生器的方块图;
图6是为图1中的电路交换模块和为电路交换模块的操作提供时隙和信道地址的计数器的方块原理图;
图7是用于图1中电路交换模块的变换电路的方块原理图;
图8是用于图7中变换电路动作的各种定时信号的说明图;
图9是用于图1中电路交换模块，以便在键控电话系统中提供电路交换通信通路的一个时间交换电路的方框原理图;
图10是在电路交换模块中的时间转换会议电路和结合图9中的时间交换电路，在键控电话系统中提供会议特性的方框原理图;
图11是用在图1中说明的键控电话系统的接口电路的方框原理图。
图12是用在图1中说明的键控电话系统的处理器接口电路的方框原理图;
实施例的描述在图1中，一个数字键控电话系统准备连接各种数字电话装置，如13和14所示，还有各种数字数据的接口，如个人用计算机等等，如15和17所示，它们可以经过这个系统与另一个适当的设备通信，也可以经过线路或中继电路23与其它装置通信。连接数字键控电话系统与其它电话设备的线路或中继业务未示出，例如一个中心局或专用交换机。数字键控电话系统的主干是由一个短的并行的时分多路复用(TDM)总线10提供。它在多达九个64信道电路交换模块100，一个中央处理器接口电路8和声源26之间提供了一个宽带通信通路。如果任何一个声源26提供一个模拟信号，它就经过导线27耦合到该系统。总线10称为主总线，类似于主总线10的次总线20用于从接口电路8提供单向通信，每个电路交换模块100在总线10中耦合64个十比特发送串行信道到预定的相应时隙中;在总线10或总线20上多达64个并行的被选择的TDM时隙送到64个十比特接收串行信道。32个发送和接收信道经过串行TDM通路11耦合到一个内部电路12。剩余的32个发送和接收信道经过串行TDM通路21耦合到一个在22上的外部端口电路。每个信道能够以每秒80Kbs的速率发送二进制信号脉冲串，用每秒64Kbs就可作为一个用于传送脉冲编码调制(PCM)声音信息或数据信息的信道。剩余的16Kbs就可以提供给与PCM或数据信息相结合的监控和信令通信。在这个例子中，内部端口电路12是由16个TDM时间压缩多路复用(TCM)接口组成。传输信号的TCM方法有时称为“乒乓”传输。这些接口的每一个，在每个TCM链路19和在串行TDM信道11中的两个预定和固定的串行TDM信道之间，提供一个发送通路。在一个类似的方法中，来和去23、24和25所示的各个电路模拟信号，经过串行TDM通路21和由CODEC电路提供的内部端口22相互结合。另一方面，它可以经过一个数字信号传输链路，例如T1或DS30很便利地提供一个连接另外电话设备的外部TDM端口。但是在这种情况下，每个CODEC电路都与串行TDM通路21的一个预定和固定的发送和接收信道对相连接。因此，对每个CODEC电路和每个端口(在那一个数字电话设备或其它数字设备或一个数字接口或合适的线路，如中继线等都可接到这个数字键控电话系统)，在主总线10中至少有一个预定的十比特并行时隙，它被配置为用来接收从线路外部特性来的信息。在另外的例子中，总线10上的时隙相应于线路的外部特性，用于传送信息的目的。因此，这样的例子在此不必进一步讨论。一个中央处理器7经过接口电路8耦合到主总线10，以便经过十比特并行时隙的一个预定的32信道通信。接口电路8可接收总线10上每个时隙的所有十比特。通常，仅相当于一个16K bits子信道的2比特，为呼叫控制的目的，由接口电路8从总线10传送到中央处理器7。接口电路8由中央处理器7经次总线20，根据指定的线路外部特性的目的地的时隙出现，经适当的电路交换模块100提供信令和监控。因此，每个电路交换模块100传送10个比特到主总线10，但从主总线10中仅接收和交换8个比特，另外的2个比特在适当的时候经过次总线20接收。
在这个例子中与通信通路相联的每个端口用2个字码提供全双工操作，每个10比特的字码，每125微秒交换一次。这些字码中至少有一个的0-7比特位置为数据或声音之一，比特单元8为信令和监控，比特单元9为信令和监控的确认。信令和监控信息在中央处理器7的指引下，经过接口电路8，从与信道相联的端口被采集，同样它也能被分配到与信道相联的端口。所收集的信息由用于传送到中央处理器7的接口电路8采集为字节组，并利用一个少许的间候功能，由中央处理器7来的信息经过接口电路8分配进所选择的一个或所有信道的比特单元8。
该键控电话系统打算支持两个不同类型的站设备一个是很基本的用户话机，以下简称激励装置(STIMULUS)或简称为S装置，S装置包括一个比特流接口装置，一个简单的处理装置和一个CODEC;而另一个是有许多复杂特性的自主站设备，它可采取专有键控电话机的形式，接口装置或专有显示电话或数据终端。这样的设备称之为功能装置(FUNCTIONAL)，这样的参考设备是指包括一些软件或固件形式的呼叫处理设备。为了方便起见，任何不是S装置的站设备都称之为功能装置(FUNCTIONAL)或F装置。
在S装置中，它的任何工作状态的变化，例如，挂机到摘机或按键都经过S装置的处理装置，比特位置8和接口装置传送到中央处理器。在S装置中，它是由在出局信道的比特单元8和9中的连续请求“OO”(请求发送RTS)来完成的，直到在入局信道的比特位置8和9中收到被确认的清除发送(CTS)被收到为止。当CTS在S装置被确认时，一个指示摘机的激励协议(STIMULUS)消息就经过S和S比特单元8被发送。此后一个典型的呼叫进展开始通过交换STIMULUS协议消息进行。
在F装置中，用了不同的方法，一个请求发送(RTS)可能产生在摘机之后，随之而来的是由电话使用者键控的足够多的拔号信息。在这种情况下，处理装置和它的操作程序执行基本呼叫处理，除在适当的时候提供拔号音之外，还产生回铃音或忙音。F装置的通信类似于S装置，使用S和S比特单元8。在CTS由中央处理器接收之后，F装置传送一个功能协议(FUNCTIONAL)的消息。
表1说明激励协议(STIMULUS)和功能协议(FUNCTIONAL)消息的结构安排。
表一极头二进制 (HEX) 类型 字长0X000000 (40H)至 激励 1字节0X011111 (5FH)0X100000 (60H)至 激励 2字节0X100111 (6FH)0X101000 (68H)至 激励 多字节0X101111 (6FH)0X110000 (70H)至 功能 可变字节0X111111 (7FH)
在报头中，从左到右为比特单元7至0。尤其是比特单元5和4指示消息的协议。在这个排列中的功能消息，由两个建议为“1”的比特单元5和4中的一个来指示。S激励消息至少由建议为“0”的比特单元5和4中的一个来指示。在报头中，每个比特单元的用途在表二中说明。
表二比特 7 6 5 4 3 2 1 0用途 起始 清除 协议 次要信息发送在报头40H-5FH的范围的情况下，报头是实际消息，它的要点被载在比特单元3-0。在多于一个字节的消息中，第二个和接着的字节携带信息。在消息中，信息比特的多少或数量，将用报头的较少的有效比特单元来详细说明。
CTS比特单元指示清除发送消息，并且只有当一个F装置或一个S装置接收时，它才是重要的。
多个协议和中央处理器经过S和S比特单元通信，流动控制消息，允许如图2和3中说明的有利的软件结构常驻在如图1所示的键控电话系统中。在图2中，一个键控系统装置(KSU)40包括经过软件单元与S和S信道50耦合的公共设备41，即一个网络控制器42和一个数据基本管理器43。公共设备41实际上是在图1中与总线10和20接口硬件的代表，但也包括常驻于中央处理器7中的软件和固件。在这个例子中，中央处理器7是68008，它可由美国莫托罗拉(Motorola Corp。)公司买到，地址为1303East Algonquin Road，Roselle，Illinois，60196，U.S.A.。中央处理器被安排成模块化的软件单元，如单元42和43那样。
S和S信道事实上对系统所有功能(FUNCTIONAL)站设备的操作是共同的消息信道。例如是F装置51和52，一个自动呼叫分布(ACD)终端53，一个系统管理数据恢复(SMDR)终端54和一个用于连接到中心局(未示出)的外围中继线装置55。这些装置的每一个都包括它们自己的处理装置和呼叫处理软件的功能设备。
图3说明一个结构类似于图2的例子，但是除功能装置之外，还用于支持激励(STIMULUS)装置。在这种情况下，公共设备41也以功能仿真器45，46和47的形式支持附加的模块软件。这些功能仿真器各自代表激励装置61，62以及激励中继装置63完成使这些键控电话系统的其余部分看起来也象是功能(FUNCTIONAL)装置。因此在一些系统结构中，以每个端口为基础的经济核算是可取的。应该注意功能装置52-54也可以出现在图3中，但为了说明方便起见，在此省略了。
根据图2和图3中键控电话系统的操作，任何接收一个CTS消息的F装置都可以向整个功能实体的设备和仿真器发送。同样，F仿真器也可以向整个功能实体发送，但是由于F仿真器是建立在KSU中的软件，所以以前讨论RTS和CTS的判优仪式是不需要的。任何功能实体可以响应或者根据它自己的程序，由传送功能消息的内容保证。包含一个激励装置的任何这样的功能消息被中断，其后由功能仿真器软件模块操作。这样有效地导致一系列激励消息经过它的S和S信道在功能仿真器和与它相联的激励装置之间进行交换。例如S装置61和仿真器45经过一个S和S信道61a交换消息。
在功能消息中，消息比特在每帧中被分配或转发到每个信道。虽然激励装置或单元容易收到功能信息，但在那里，激励处理装置被安排为不顾功能信息，象在上述的表一和表二中说明的用不同的报头去识别那样。另一方面，激励信息是单向的，激励信息的分配局限于与激励消息所预定的激励装置相一致的信道产生。
功能和激励消息的流动控制，参照图4-10，从硬件的观点讨论模块化电路交换模块100的结构和操作。
为了使每个或多个电路交换模块100能没有争议地从串行的TDM通路11和21传送信息到并行的TDM总线10，一个如在图5中表示的相位时标序列器，常住在每个模块100中，用于调节模块的功能。在图4中说明的波形例子，表示一个以1KH2的速率发生的主帧时钟脉冲，以5.12MH2的速率产生编号为0-27的时钟脉冲和机器状态时间脉冲SMO-SMIO。由于安装在系统中的交换模块，一个预置起始的译码器101被连到一个硬连线位置，但未示出，它提供了一个固定为4比特的二进制字，ID0-ID3。比特ID0-ID3的信号状态的组合时于数字键控电话系统中每个可能的交换模块的位置是唯一的。预置起始译码器101在总线102上，相应于如表一表示的比特状态，产生一个5比特的二进制字。一个5比特计数器103由每个产生的主帧脉冲来预置以相应于在总线102上的字，其后用每个产生的时钟脉冲来增加。计数器103的输出104由译码器105译码，译码器105用在计数器103中产生的每个计数19，在导线106上产生一个复位信号。于是，随着下一个时钟脉冲的发生，计数器103被复位到0。因此，提供了一个模20的计数功能，象表一中说明的那样分阶段进行。
表三电路 ID3 ID2 ID1 ID0 预置总 TDM-11 TDM-21交换 线102 帧和时间 帧和时间模块 的值 间隙的对应 间隙的对应0 0 0 0 0 18 0 21 0 0 0 1 17 1 32 0 0 1 0 14 4 63 0 0 1 1 13 5 74 0 1 0 0 10 8 105 0 1 0 1 9 9 116 0 1 1 0 6 12 147 0 1 1 1 5 13 158 1 0 0 0 2 16 18根据该表，例如，对于电路交换模块0，左串行TDM通路11上的信道0，在时间间隙0中被插入到并行的TDM总线10中，信道1在时间间隙20等等，直到最后的信道，信道31，串行TDM帧的信道31被插入到时间间隙620中。
另外说明，每个TDM通路具有32个分配到主总线10上的并行10比特接收信道，并且每个信道由19个其它的信道产生所分离。
译码器105也产生一个SMO时间脉冲，它与发生在计数器103中的计数19相符。一个移位寄存器109响应于SMO时间脉冲和时钟脉冲，以产生如图4所示的附加时间脉冲SM1-SM10。
参照图6，发生在并行TDM总线10上的时隙，由包括一个模20计数器111和一个模32计数器112的一个并行时隙计数器所跟踪。计数器111相应于5.12MH2的时钟脉冲，在5个时间间隙计数端子TSCO-4上提供0至19的重复计数。计数器112随计数器111中各个复位的产生而增加，在5个块计数端子TBC 0-4上提供0-31的重复计数。由此，在TSC和TBC上二进制信号的组合限定为每帧640个并行时间间隙地址。计数器113提供了一个串行信道计数功能，它在串行信道计数端子SCC0-4上提供了32信道记数器地址，以限定在串行TDM通路11和21的信道产生。计数器113随各个时间块产生而增加，如时间脉冲SM6所指示的那样。所有计数器111，112和113都随每个主帧脉冲的产生而被复位。
图7所示的变换器电路归属于电路交换模块100，并为在TDM信道11和21上64个TDMT和64个TDMR信道的每一个，进行串行到并行的变换，以及并行到串行的变换。如前面所述，TDMT信道是入局信道，并传载产生于终端设备的数据或话音、附加信令比特等，而相应的TDMR信道是出局信道，并传送信号给那些产生信号的终端设备。每个入局时隙都包括10个二进制比特，这些二进制比特被直接变换成并行形式，并在预定的时隙期间内送给主总线10。每个出局时隙包括10个二进制比特，它们可以从两个来源之一获得一个来源是在次总线20上的相应时隙区间;另一个来源是来自主总线10上任何时隙区间的8个比特，该8个比特已经横渡时间转换，加上来自响应于TDMR信道的产生，在次总线20上时隙区间的2个比特。
参照图8所示的定时信号，更详细地讨论该变换电路。图8顶部所示的是系统时钟波形，图8中其它一些波形是为了方便而想象地描述为具有垂直的上升和下降部分。实际上，这些波形与图4所示的那些波形类似，具有倾斜的上升和下降部分，这才是真实的描述。图7中的变换电路包括三个正交移位寄存器，分别用501，502和503表示。这三个寄存器完成所需要的串行到并行的变换和并行到串行的变换。每个正交寄存器501，502和503都与一个时钟发生器(未示出)相连，该时钟发生器产生如图8中所示的用于移位和方向控制的无重叠定时信号。垂直方向的控制信号V1，V2和V3分别用于寄存器502，501和503的垂直直接移位功能。水平方向的控制信号H1，H2和H3用于寄存器502，501和503的水平直接移位功能。寄存器502，501和503中的D型触发器单元的实际加载，由信号脉冲S1，S2和S3计时。用虚线表示的控制信号V2和V3表明这些信号脉冲从邻近的H2和H3信号脉冲中除去20个系统时钟周期，因此，每个都在40个系统时钟区间开始。TDMR串行比特流的比特被定时，以使得它与串行数字循环时钟信号C690的上升沿重合。通路11和21的TDMT串行比特流的比特被锁存器511和521取样和再定时，以便也保持重合。在串行数字循环时钟信号C690上升沿前的半个系统时钟周期内，(2乘8)出局寄存器502的内容由接收多路复用器535选出，以在通路11和21上提供给每个TDMR信道的最初的比特。该接收多路复用器的选择是响应于图8所示的多路选择出局(MUX SEL OUTGOING)控制信号。这些出局比特由时钟信号C690的上升沿定时，以便开始传输一个10比特的时隙。因此，相应的TDMT信道的起始比特，用同一个时钟信号C690的下降沿道过锁存器511和521取样。然后，将被取样的比特加给(2乘2)入局寄存器501。在所说的同一时钟信号C690区间，寄存器502和入局寄存器501中的内容以并行的方式由主总线10端子上的多路复用器532维持。只有在时隙(TS)19出现的时候，它才由图8中所示的译码18的上升沿指示，将多路复用器532选通I总线的信号状态给P总线10。在所说的同一C690时钟信号下降沿之后的半个相同的系统时钟信号周期内，三个正交寄存器501，502和503被计时，因此，入局寄存器501接收所说的起始比特，出局寄存器503将第二个出局比特移到多路复用器535，寄存器502将TDMT通路21的8个比特移向多路复用器532。同时入局寄存器501将剩下的2个比特通过多路复用器533移向多路复用器532。而后的两个出局的并行信息字节通过数据保持寄存器504和505在安时信号SM2和SM6的控制下进入寄存器502。同时，如上所述，寄存器501储存每个入局的TDMT信道最初的两个比特。一旦最初的两个比特出现，寄存器501和503就不再接收时钟信号，直到下一个出局时隙序列的到来，那时所有10个被寄存的比特已并行地移向P总线10。
在下一个时隙序列开始时，引起寄存器501和503垂直地移动各自的内容2比特，即图5中向上的方向。因此，后面的8个TDMT比特垂直地移向寄存器502中，而且原来的内容也被移出，以便通过多路复用器535传送给TDMR通路11和21。由于连续交替地供给水平方向的控制信号和垂直方向的控制信号，所以在TDM通路11和21上的每个TDM信道，重复进行并行到串行和串行到并行的循环确定。
图9中的时间转换电路用于将来自在总线10上的640个时隙之一的8个信息比特，定时地转移到图7中变换电路的并行输入多路复用器506的一个并行T总线的输入端，在中央处理器7的指引下，最终又送到一个TDM通路(11或21)时隙。P总线10上每个时隙的信息比特，由数据输入锁存电路710瞬间捕捉，并加到双端口随机存取存储器(RAM)701的一个输入端702。该双端口RAM701有一个输出端703，它响应于加在读取地址端口704的一个6比特地址，以驱动T总线770。该RAM701不同于典型的双端口存储装置之处在于为了储存在其输入端702接收的信息，它并不包括一个典型的地址译码电路，取而代之，每一个写地址被译码并加到一个单独的64个写启动端子706之一的端子。被译码的写地址通过写启动锁存和选通电路720被定时。电路720可以同时确定任意个写启动端子。双端口RAM701响应加到其64个写启动端子706的任意个或全部端子的一个或多个信号确定，而在相应的存储器位置储存所说的8个信息比特的状态，只要有这种情况出现。例如如果端子706中没有一个被确定，则没有存储单元被写入，如果端子706中有一个或多个端子被确定，那么一个或多个相应的存储单元被写入。在一个触发器(未示出)的控制下，64个双端口RAM存储单元被顺序地周期性地读出，并由图6中的计数器113产生32个顺序的TDM信道地址，所说的触发器是在由信号SM2和SM6触发的锁存电路711之中。
连接存储器730含有信息，就640个P总线时隙中有效的时隙而论，由此，信息比特状态被存入双端口RAM701之中。该连接存储器730是一个内容可寻址存储器，它包括一个11比特的数据输入端口731，一个6比特的地址端口732和一个10比特的比较地址端口733。内容可寻址存储器的一般结构和操作过程是大家都知道的。在该例子中，要存储信息的P总线地址被寄宿在连接存储器730的存储单元中。64个存储单元的每一个(未示出)都与在736的64个分离的输出端子对应。一个数字比较器(未示出)与64个存储单元一一相连。因此，出现在比较端口733的地址与存储在64个存储单元中的信息一一进行比较。在每个瞬间，如果比较端口733处的地址与存储单元中的信息相同，而且该存储单元包括一个被确定的有效的比特。那么，在736的64个输出端子中的一个相应端子被占用。占用状态最终又按上面所描述的，通过电路720转移到双端口RAM701中。电路交换模块100的操作是由中央处理器指挥的，中央处理器使用专用于P总线上的时隙的接口电路8和32，以便经数据锁存电路740和地址锁存电路750将信息寄缩到连接存储器730的存储单元中。由接口电路8出来的信息具有4个字节的形式，每个字节都占用在P总线10上连续出现的4个时间块的时隙19。这4个字节包括一个指令字节，接着的是一个地址字节，一个低位数据字节和一个高位数据字节。每个这些字节都在两个剩余的P总线10的端子上伴随着一个有效的信号，以表明它们是来自中央处理器7的真实的指令。该指令字节的一部分说明一个连接存储器。源连接存储器或目的连接存储器之一所要进行的写或读功能。一个比较器响应该有效的信号和指令的剩余部分与IDO-3之间的符合，以导致地址锁存电路存储下一个字节，即地址字节。因此，图9中的数据锁存电路740捕捉低位和高位字节的11个比特状态，当地址锁存电路750输出6个地址比特时，它们被存入连接存储器730的存储单元中。对于中央处理器来说，也还需要证实连接存储器中任何地址中的信息内容。在这种情况下，指令字节表明读功能，而地址字节表明读取的存储单元。随后的低和高位字节由所存储的信息驱动，从连接存储器730的数据输出端738出来，经图7中的多路复用器532来到P总线10，在那被接口电路8拾取。
图10中的时间转换会议电路给该数字键控电话系统提供了三方会议的特性。该时间转换电路还能定时地转移来自P总线10上640个时隙中的另一个时隙的8个信息比特，比如最终将它转移到所说的TDM通道时隙，参考上面讨论图9的开头部分。为非常简单地介绍，字节通过由图9输出的T总线770，以及通过会议C总线991提供给多路复用器992。每个字节的4个最重要的比特(不包括标号比特)在比较器993中进行比较，该比较器在来自C总线991的4个比特值等于或大于来自T总线995的4个比特值的情况下，指挥多路复用器992将来自C总线991的8个比特加到T总线540上，而在T总线995的值较大的情况下，则将来自T总线995的8个比特加到T总线540上。因此，三方会议电话就可以这样实现，其中每一方只能听到另两方中声音最高的那方的话音。
下面更详细地讨论图10的时间转换会议电路。P总线10上每个时隙的信息比特由PCM输入锁存电路910瞬间地捕捉，并将它加到双端口PAM910的一个输入端口902。该双端口RAM9901包括一个输出端903，它通过PCM输出锁存器路990缓冲到C总线991上。而T总线770是通过锁存电路994缓冲到T总线995上。该双端口RAM901不同于双端口RAM701，它只有16个存储单元，而且没有用于读取存储在这些存储单元中的信息的典型的地址译码电路。每个写地址被译码并加到独立的16个在906的写起动端子之一，而且每个读地址也被译码，并加到在907的独立的16个读起动端子之一。译码后的写地址通过写起动锁存和选通电路920而定时。而译码后的读地址是通过读起动锁存和选通电路970而定时的。该读起动锁存和选通电路970包括一个“异或”逻辑电路(未示出)它响应一个译码读地址的产生，以便在端子971上确定一个比较起动信号。该比较起动信号用于起动比较电路993的选择功能，在比较信号不存在的时候，它使得多路复用器992唯一地将T总线995的比特状态加到T总线540上。因此，如果在读起动锁存和选通电路970的输入端没有译码的读地址或多于1个的译码的地址出现，则会译功能不出现。双端口RAM901响应加到写起动端子906的信号确定，从将所说的8个息信比特的信号状态储存在相应的存储单元中。而双端口RAM901中存储单元的读出是响应于907处被确定的相应的读起动端子。
一个源连接存储器930包含与有效的P总线时隙有关的信号，由此，信息比特状态存入双端口RAM901。该源连接存储器930是一个内容可寻址存储器，它有16个存储单元(未示出)，且每个都与分离的16个输出端子936中的一个相对应。该源连接存储器包括一个11比特的数据端口931，一个6比特的地址端口932和一个10比特的比较地址端口933。一个数字比较器(未示出)与16个存储单元一一相连，因此出现在比较端口933的地址与存储在这16个存储单元中的信息一一进行比较。当比较端口933的地址与一个存储单元的信息相同，并且该存储单元包括一个确定的有效的比特时，16个输出端子中的相应的一个被占用。占用状态代表一个译码的写地址，通过电路920将它顺序地转移到按照前面所描述的双端口RAM901之中。
目的连接存储器980包含与TDM通路11和21上的有效的TDMR时隙有关的信息，存储在双端口RAM901之中的信息比特，通过多路复用器922和T总线540被引向该目的连接存储器。该目的连接存储器980具有与前面所描述的源连接存储器930类似的结构。出现在比较端口983的地址与存储在16个存储单元中的每一个地址一一比较。当比较端口处的信息与一个存储单元中的信息相同，并且该存储单元还包括一个被确定的有效的比特时，986中16个输出端子中的一个相应的端子就被占用。在读起动锁存和选通电路970中的一个“异-或”逻辑电路允许响应907处确定的读起动端子，它导致双端口RAM901按照上面所描述的，将8个信息比特状态从相应的存储单元读出。
出现在比较端口983的信息来自信道计数器总线端子SSC0-4，并由信道计数器电路911确定。该锁存电路911包括一个触发器(未示出)，它由定时信号SM2和SM6触发，因此每帧提供64个地址，这类似于前面对锁存电路711的讨论。
在该数字键控电话系统中，会议功能操作是由中央处理器7指挥的，它用接口电路8与P总线上32个专用的时隙联系，以便用与前面对连接存储器730所讨论的类似的方法，通过数据锁存电路940和地址锁存电路950，将信息寄宿在源连接存储器930和目的连接存储器980的存储单元中。而通过经由图8所示连接的数据输出端938，数据输出锁存电路912，缓冲电路913和Z总线，中央处理器7可以证实源连接存储器730的信息内容。通过经由图10所示连接的数据输出端988，数据输出锁存器914、缓冲电路915和Z总线，中央处理器也可获得目的连接存储器的信息内容。
如图11和12所示，接口电路7的基本功能是接收S和S消息，并分配S和S消息，来自主总线10的S和S消息在任何一个时间内，在一个与时隙相关的端口被S和S接收缓冲寄存器810接收。该S和S消息由S和S发送缓冲寄存器820发送到全部次总线20的时隙或一个选定的次总线20的时隙。该S和S消息实际上通过总线缓冲电路801与主和次总线10和20连接，同时，接口电路通过处理缓冲器805在898和899处与中央处理器的地址和数据总线连接。缓冲器801和805的基本功能是在所有各种电位信号源和目的地之间进行信号转发，而减少附属于与总线和各种未示出的定时和控制端子的接收门和驱动门。这种缓冲器在数字电子系统中是常用的，因此没有必要对它进行详细地讨论。
接口电路另一个基本功能是捕捉S和S消息请求发送(RTS)。如前所述，一个RTS的出现是以在时隙的比特单元8和9出现“0”为标志的。有效信号检测器接收每个比特9的时隙状态，并在一个短的时间内检测和锁存“1”的状态。请求发送检测器816也接收每个比特8的时隙状态。如果有效信号检测器815没有被锁存而比特8的状态是“0”，则RTS检测器816在RTS端子816a上输出一个请求发送信号的指示。如果该请求发送来自一个选定的时隙组，接收移位时钟(RSCL)便使得缓冲寄存器810的移位寄存器部分将该RTS指示移位到缓冲寄存器818中。在16个RSCL脉冲之后，一个接收负载时钟(RLCL)使得中间的两字节移位寄存器中的内容被转移到一个两字节的输出寄存器。该输出字节寄存器的内容通过S和S消息总线812可在处理缓冲器805处得到。因此，对于RTS的出现，寄存器818被定时，以监控在该键控电话系统中的16个特殊的端口组。在来自16个特殊端口中任意一个的任何输入中。所出现的RTS都将用于产生一个低级的中断，以向中央处理器报告该信息的存在。可是，当每个端口连接设备都连续地发送RTS直到收到清除发送(CTS)为止，那么对任何一个RTS的产生都没有什么特别的强求。最终中央处理器将发送一个合适的CTS，同时选定一个与时隙相关的端口作为所期望的S和S消息的一个源。
当CTS消息在预期的站设备内被检测出来时，就以至少有一个字节的消息发出一个响应。在比特单元8，该消息的第一个比特是“1”，而且在比特单元9是有效的“1”。这种组合使得对于顺序的不间断的有效信号检测出现的期间，起始比特检测器817上升一个起始比特(SB)，与所选定的时隙重合。在该SB信号出现时，RSOL脉冲(每帧一个)使得所选定的时隙比特8的状态移到S和S接收缓冲寄存器810中。对于每个如此收集的字节都产生一个中断信号，使得中央处理器能够接收入局的S和S消息，如有必要，在其内部还产生(encue)一个入局S和S消息。
当传送负载(TL)脉冲定时时，出局的S和S消息可通过总线822由处理缓冲器805接收。寄存器802中的一个移位寄存器响应传送位移时钟脉冲(TSCL)，以每帧一比特的速率将接收到的字节一比特一比特地移向总线缓冲器801。该寄存器输出级的状态连续地加到传输门823，该传输门823以及一个无效比特驱动器都响应于用于该操作的时隙选择(TSS)信号。在F消息的情况下，尽管该消息的长度是一帧连接一帧，但TSS还是被确立。在S消息的情况下，只是在与S消息的目的端口相关的时隙内，TSS才被确立。当TSS没被确立时，无效比特驱动器在端子829上呈现“1”。有效信号驱动器825响应于TSS的确立，在端子826上呈现“1”。因此，加在端子829的S和S比特与加在端子826的有效信号比特相伴而行。
接口电路8的另一个效能是在任何64Kbs信道相连的端口与中央处理器7之间提供宽带数据通路。在该总线(RB)选通信号的控制下，通过数据接收缓冲器830从任何指定的信道来的输入都可接收，读总线(RB)选通信号是与所需要接收信息的主总线时隙的出现同时产生的。出现这种情况，最好是产生一个高级的中断，其结果是产生一个写入处理器(wp)选通信号，以便将总线831上的已被缓冲的字节提供给中央处理器7使用。用类似的方法，信息字节可从中央处理器7通过数据传送缓冲器846转移到总线841上，以便在预定时隙内占用主总线10。
尽管缓冲器830和840提供了方便的数据转换接口，但如果这种转换频繁地出现，那么这种接口电路必须要能满足过度的时间消耗。例如，为了对该键控电话系统中的通信通道实现迅速的控制，在交换模块100与中央处理器7之间就需要频繁地数据转移。因此，要提供特殊的能在主总线10的所有32个时隙中操作的接口电路，它是中央处理器专用的，如前所述。在写(W)信号出现时，来自总线863的连接指令字节通过多路复用器860加载到4字节的FIFO861上。在FIFO861接到这4个字节后，中央处理器7必须指示接口电路通过总线866和主总线10开始转移数据给电路交换100。当每个专用的控制时隙出现时，该接口电路将出现在FIFO输出端的比特状态加给主总线10。如果不需要传送消息，那么将一个无效编码加在总线863上，而后又被加到总线866上。用这种方法，在每帧期间内通过主总线可以传送多达32字节的连接指令。将2个字节的询问消息加给FIFO，那么经过主总线10，可以进行多达16个询问字节和16个响应信息字节的交换。
图12中的功能电路块经过图11中所示的同一处理缓冲器805与中央处理器接口。在图12中，与对图5所讨论的相应部分类似的时隙地址发生器880，为接口电路8确定时隙区间的出现。特别是中央处理器通过缓冲器805对地址寄存器881进行有选择地加载，以确定那些是被监视的RTS时隙，即那些被允许传输S和S消息给S和S接收缓冲器810的时隙，以及那些被选为用于S和S激励消息或CTS消息的单一信道传输的时隙。
操作时，比较装置882监视地址寄存器881的内容，以及由发生器880所呈现的时隙地址。该符合的出现与中央处理器产生的指令以及来自检测器815-817的信号结合，用于产生顺序的，并且是定时的控制信号，正如前面对图11所讨论的。状态和中断电路883按照检测器和控制原始信号，监视S和S消息转移，数据字节转移和控制字节转移的过程，以产生一个定时的中断信号，从而使得中央处理器改变信息交换的机会和要求。
权利要求
1.一种电话系统的操作方法，该电话系统用于通过一个交换装置和一个连接该交换装置和多个端口的通信通路在所述多个端口之间为连接一个设备提供数字信号通信通路，其中该交换装置可在一个中央处理器控制下工作，每一个所述设备具有响应于用户启动的键控操作、和响应于从中央处理器接收到的消息去控制所述设备的功能的处理装置，所述方法的特征在于包括下列步骤(a)通过该通信通道至少提供一个与每个端口相关联的多路复用信令和监控消息信道；(b)定期地选择一个所述的端口，以便通过该选择的端口传输来自其相关的设备的消息和在所述中央处理器中接收一个消息；(c)响应于步骤(b)中接收的消息，在所述中央处理器中产生消息；(d)通过与一个设备相关的消息信道传输每一个所述的产生的消息，该消息就是指定给该设备的。
2.根据权利要求1的方法，其中，取决于与其相关的设备是一个激励设备或一个功能设备，从而决定步骤(b)中接收的每一个消息是包含在一个激励消息协议之中或者一个功能消息协议之中;在步骤(c)，产生包含在所述激励和功能协议中的消息;在步骤(d)，所述消息被限制为激励消息;其特征在于所述方法的特征还在于包括通过每一个所述的消息信道传输来自所述中央处理器的每一个所述功能消息。
3.根据权利要求1的方法，其中一个操作特征对于作为用户设备的所述设备之一的用户是可利用的，所述方法的特征还在于包括下列步骤(e)提供在所述端口之一处所连接的一个特征设备中的操作特征;(f)响应于在所述一个设备处的用户的特征请求动作，在用户的设备、该特征设备、和该中央处理器之间交换信令和监控消息，从而该特征由该特征设备代表该用户设备而提供。
4.根据权利要求1的方法，其中在一个端口所连接的和可操作的一个设备可在别的端口重新安置和操作，所述方法的特征在于(g)在每一个端口连接的设备中，响应于步骤(b)的第一次出现而传输一个包含对所述被连接设备唯一的标识的信令和监控消息;(h)至少在该电话系统中的一个位置上，通过所述消息信道产生并保持与每一个所述端口连接的设备相关联的端口位置和所述唯一标识的记录;(j)响应于步骤(c)的出现，并且如果所述唯一标识是步骤(h)中记录，记录一个瞬间的端口位置，该瞬间端口位置即是所述设备所重新相连接的，从而，所述设备根据在该电话系统中它所处的实际连接情况而在该电话系统中任何端口主动地可重新安置。
5.根据权利要求4所限定的重新安置一个设备的方法，其中在步骤(h)中的记录也包含所述设备的特性、特征和最后被信令的呼叫状态，所述方法的特征在于还包括下列步骤(k)通过所述端口相关联的消息信道，并且如果所述呼叫状态是有效的重新启动的所述呼叫状态时，将所述特性、特征和最后被信令呼叫的状态降载给所述重新安置的设备;因此，该设备可重新安置在不需明显地改变任何所述特性、特征和呼叫状态。
6.根据权利要求5所限定的重新安置一个设备的方法，其特征在于，步骤(k)响应于所述设备在已切断与所述端口之一的连接的一个预定期间内、在所述端口之一处的实际重新连接而被调用。
7.根据权利要求1的方法，其中在所述电话系统的一个端口处，一个设备可被另一设备替代，所述方法的特征在于还包括以下步骤(m)在每一个端口连接的设备处，响应于步骤(b)的第一次出现，传输包括对所述连接的设备唯一的一个标识和对所述连接的设备的一种预定类型唯一的一个标识;(n)至少在所述电话系统的一个位置上，保持可连接在该电话系统端口的设备的多个预定的类型的缺席特征和特性的记录;(o)至少在所述电话系统的一个位置上，通过所述消息信道产生并保持与每个所述端口连接的设备相关联的端口位置、特征、特性、所述的唯一标识和所述的类型标识;(p)响应于步骤(m)的出现，并且如果所述唯一标识不同于与任何一个端口相关联的标识时，执行下列步骤之一(1)如果所述类型标识与步骤(o)中记录里已有的类型标识一致，则将所述特性和特征降载给所述瞬间端口连接的设备，而且在步骤(o)中将所述唯一标识的记录改变为与所述瞬间端口连接的设备的唯一标识相一致;(2)如果所述类型标识与步骤(o)中记录里已有的类型标识不一致，则将保持在步骤(n)中，并相应于所述瞬间端口连接的设备的类型标识的类型缺度特征和特性，并且在步骤(o)将所述唯一标识和类型标识的记录改变为与所述瞬间时端口连接的设备的唯一标识和类型标识相一致;因此，在所述电话系统中一个端口连接的设备可由其他设备替代，并自动地进行操作。
8.一种电话系统，用于通过一个交换装置和一个连接该交换装置和多个端口的通信通路在所述多个端口之间为连接该系统的站设备提供数字信号通信通路，其中该开关装置可在一个中央处理器控制下工作，每一所述站设备具有响应于用户启动的键控操作、和响应于从中央处理器接收到的消息去控制所述站设备的功能的处理装置，所述电话系统的特征在于包括同步通信媒介，用于至少在每一端口提供一个双向通信信道和一个消息信道，同步交换装置，用于响应于控制信号在所选择的一对双向信道中转移信息;所述中央处理器可用于定期地识别消息信道，从这些信道中可接收到来自所述处理装置之一的一个消息，并且还可用于响应于一个接收到的消息而产生所述控制信号之一和至少一个地址和规定一个消息信道，对于该消息信道而言，指定一个用于所述处理装置中的相应的一个处理装置的消息;和一个接口装置，用于检测请求发送的装置，它响应于所识别的消息信道之一中的第一个预定的信号特性，从而征求和接收所述消息和按中央处理器装置的指示，将指定的消息转移到消息信道中。
全文摘要
一个包括多个端口的键控电话系统，其端口由双向通信道连接，它们在多个信道间同步地交换传送的比特状态，以便在中央处理器所指示的端口间提供通信通路。这些端口也可由消息信道连接到或经过中央处理器。一个接口响应于中央处理器和消息信道的信号，用于调节由中央处理器接收的消息流，并用于实现将来自中央处理器的消息分配到一个或多个信道。消息信道允许由中央处理器或连接在任何端口的适当的设备提供电话操作的特征和功能。
文档编号H04M3/22GK1053158SQ9010995
公开日1991年7月17日 申请日期1988年11月28日 优先权日1988年3月10日
发明者戴维·约瑟夫·罗伯特逊, 罗纳德·詹姆斯·梅金利, 阿伦·斯坦利·约翰·查普罗, 泰伦斯·尼尔·托马斯, 那德尔·尼扎穆丁, 约翰·威廉·约瑟夫·威廉斯, 阿伦·莫理斯·雷德蒙, 罗伯特·塞缪尔·莫利 申请人:北方电信有限公司