發布時間：2022-10-10 04:59:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的接口協議樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
中圖分類號：TN712-34
文獻標識碼：A
文章編號：1004-373X(2011)09-0069-04
Design and Implementation of Protocol Converter for Multiple Interfaces and E1
YU Fa-hong1, LIU Wan2, WANG Zhan-feng2
(1. College of Electronic Technology, PLA Information Engineering University, Zhengzhou 450000, China;
2. Northern Institute of Information Technology, Beijing 100072, China)
Abstract： Since the communication bandwidth is widened increasingly, a design of protocol converter based on FPGA and MPC875 for multiple interfaces and E1 is proposed to solve the problem that the low-speed devices can not be connected to high-speed E1 lines. The hardware functional block diagram and the selection method of major components are provided. The dispatching method of multi-interface data, empty timeslot disposal strategy, FPGA structure design and software design flow are elaborated. Through the realization of protocol conversion for RS 232, RS 449, V.35 and E1, this design is proved to be feasible.
Keywords： multi-interface; E1; protocol convertion; FPGA
0 引 言
隨著計算機技術與通信技術的持續發展，人們對高帶寬需求不斷增加，接入DDN(Digital Data Network)網、幀中繼網等高速通信網的應用也越來越普遍［1］。E1是我國電信傳輸網一次群使用的傳輸標準，速率是2.048 Mb/s。實現多路接口與E1協議的相互轉換，將可以把多種設備同時連接至高速的E1線路。本文基于FPGA(Field Programmable Gate Array)、嵌入式微處理器設計了一個多路接口與E1的協議轉換器，實現RS 232,RS 449,V.35等接口數據在E1線路上的高速傳輸。
1 系統原理
1.1 系統描述
多路接口與E1協議轉換示意圖如圖1所示。在發送端，將多路接口數據按照一定順序合并成一路符合E1協議的數據在E1信道上進行傳輸，在接收端，將接收到的E1信號再按發送端順序分成多路接口數據。
圖1 多路接口與E1協議轉換示意圖
1.2 多路接口數據映射到E1幀的方法
E1是一種典型的時分復用結構，一個E1時分復用幀劃分為32個相等的時隙，編號為CH0~CH31，其中時隙CH0用作幀同步用，時隙CH16用來傳送信令。其余的時隙用來傳送有效數據［2］。
通過將不同的接口數據插入不同的數據時隙，把多路接口數據編成一個E1數據幀，實現多路接口與E1的協議轉換［3］。
將多路接口數據映射到E1時隙中，需要根據每路接口的速率進行時隙分配，也就是將E1的一個或多個時隙分配給一路接口使用，分配的時隙速率不小于接口速率(每個時隙的速率相當于64 Kb/s)，DTE(Data Terminal Equipment)與DCE(Data Communications Equipment)設備端時隙分配設置必須一致。由于協議轉換器沒有自適應接口速率的功能，因此時隙的分配通過一個軟件界面由使用者完成。
為了實現對時隙的分配，設置30個4位的時隙分配寄存器。CPU根據使用者的時隙分配設置，生成30個數據時隙地址并寫入對應時隙分配寄存器。數據時隙地址表示的是該數據時隙傳送的是哪個接口的數據。在發送端，根據該地址從相應接口讀取數據插入對應時隙；在接收端，根據該地址將相應時隙數據送往對應接口。表1為數據時隙地址與接口對應關系表，空閑表示該時隙空置沒有使用。
系統將E1時隙分配給多路接口使用，當有時隙沒有被分配時，就會產生空時隙。在本設計中，系統可支配的最小單位是E1時隙，也就是說，系統可以將一個數據時隙分配給一路接口使用，也可以將多個數據時隙分配給一路接口使用，當一路接口數據不能完全填滿一個或多個時隙時，將會產生半空時隙。比如一個100 Kb/s的接口，占用兩個時隙，將會產生28 Kb/s的空時隙［4］。
對于沒有使用的空閑時隙，系統可以根據時隙分配寄存器的值識別空閑時隙。在發送端，默認發送全“1”數據，在接收端，拋棄該無用數據；對于一路接口數據不能完全填滿一個或多個數據時隙產生的半空時隙，采取循環發空包的方法來填充半空時隙，空包格式固定為“00001111”。在接收端，檢測到這樣的空包數據，丟棄不用。
下面主要實現V.35,RS 449,RS 232三路接口與E1協議轉換的設計［5-6］。通過三路接口與E1協議轉換的實現，驗證多路接口同時與E1協議轉換的可行性。
1.3 系統硬件原理框圖與模塊功能描述
系統硬件原理框圖如圖2所示，主要由接口芯片、FPGA、CPLD、微處理器構成。
圖2 系統硬件結構原理圖
LTC1546/LTC1544：多功能接口芯片LTC1546,LTC1544，二者結合，構成全功能的多協議接口界面，支持RS 232，RS 449，EIA530，EIA530-A,V.35,V.36,X.21協議，協議的選擇可完全由軟件進行。
MPC875：飛思卡爾MPC875嵌入式CPU，基于POWERPC架構，主頻高達133 MHz，8 KB指令cache，8 KB數據cache，總線頻率最高可達80 MHz。
EP3C25F324C8： Altera公司的CycloneⅢ系列FPGA，性價比高，資源豐富。
EPM7256AETC144-7：Altera公司MAX7000AE系列CPLD，支持多種接口電平。由于LTC1546,LTC1544接口電平為5 V，FPGA不支持這樣的接口電壓，這里使用CPLD作接口電路。
XRT82D20:RXAR公司的E1線路接口芯片，支持單路E1，具有HDB3編碼、時鐘恢復、線路驅動等功能，75 Ω或者120 Ω阻抗匹配。
keyboard：4×4鍵盤，用來接收時隙分配設置輸入。
LED：LED指示燈，共30個，用來指示30個數據時隙的使用情況：當LED燈點亮時，表示該時隙已經使用；LED燈不亮，表示該時隙為空閑。
2 關鍵模塊設計
2.1 與CPU通信FPGA端硬件電路設計［7］
當FPGA與CPU通信時，由于CPU總線特殊的時序關系，FPGA端須做相應的處理才能保證讀寫數據的穩定性。圖3為MPC875讀數據總線時序圖。其中：CS為片選信號，OE為讀信號，A［0:31］為地址信號，D［0:31］為數據信號。圖4為MPC875寫數據總線時序圖，WE為寫信號，其余信號與讀總線相同。
圖3 MPC875讀數據總線時序圖
當CPU讀取FPGA中數據時，先給出地址信號，然后使能片選CS、讀信號OE，這時如果數據總線上有數據，CPU讀入數據。但MPC875總線頻率高達80 MHz，為了CPU能穩定的讀取到數據，這里將片選信號與讀信號相“與”，然后擴寬3倍得到總線可用信號，在總線可用信號有效期間，數據總線上總有數據，這樣，可以保證CPU能穩定的讀到數據。
圖4 MPC875寫數據總線時序圖
當CPU寫入數據時，CPU先給出地址信號，然后給出片選及寫信號，在寫信號有效期間，CPU穩定的給出數據。因此，在片選及寫信號有效時，鎖存數據總線上的數據即可。
2.2 CPLD硬件接口電路設計
CPLD主要完成V.35,RS 449,RS 232數據收發；keyboard,LED控制；FIFO讀寫等功能。功能框圖如圖5所示。
圖5 CPLD程序功能框圖
CPU通過CPLD對接口芯片進行模式選擇。V.35,RS 449為同步平衡接口，常用接口速率為N×64 Kb/s(N=1~32)。時鐘、數據信號為兩線平衡傳輸，控制信號為不平衡傳輸。發送數據時，將與之對應的時鐘一并輸出。在接收數據時，用接口時鐘采樣數據。
RS 232為不平衡傳輸。幀格式固定為：1位開始位、8位數據位、結束位。結束位有三種：1位、1.5位、2位。開始位固定為“0”，停止位固定為“1”。通信雙方在開始通信前必須約定好串行傳輸的參數(傳輸速度、幀格式)。在發送端，首先通過分頻產生需要的串行波特率，然后按照幀格式以約定好的速率發送。在接收端，使用8倍于波特率的時鐘對接收到的信號進行過采樣，經過濾波后如果為低電平信號，即認為是開始位，然后按照約定好的速率接收數據。
在接收數據時，FIFO讀寫模塊將串行接收數據變成8位并行，同時，將與接收數據同步的時鐘8分頻，用此時鐘將8位并行數據寫入與該接口對應的FIFO；在發送數據時，將發送時鐘8分頻，用此時鐘從與該接口對應的FIFO讀取數據，同時將8位并行數據串行輸出。
keyboard為4×4掃描式矩陣鍵盤，具有16個鍵。由硬件程序自動掃描鍵盤，輸入數據觸發中斷，CPU讀取數據。LED輸出由CPU寫入相應的顯示寄存器，然后硬件程序將相關信號輸出點亮LED。
2.3 FPGA硬件電路設計［8-9］
FPGA主要根據時隙的分配設置，在時鐘系統的管理控制下，完成E1的編解幀功能。功能框圖如圖6所示。
圖6 FPGA程序功能框圖
CPU根據設置向時隙分配寄存器寫入相應的數據。在發送數據時，E1編解幀模塊根據時隙分配設置，從相應的FIFO讀取數據，寫入該時隙。對于沒有使用的空時隙，按照空時隙處理辦法填入無效數據。發送時鐘為FPGA外接的2.048 MHz時鐘。由于XRT82D20為數據差分輸入，因此將編解幀模塊輸出的數據TPOS進行反向得到TNEG，平衡輸出。TCLK為發送時鐘［10］。
在接收時，XRT82D20數據差分輸入RPOS，RNEG，將兩個信號相減得到輸入數據信號，RCLK為時鐘輸入。在輸入時鐘的控制下，E1編解幀模塊將數據解幀。同時，根據時隙分配設置，將各個時隙的數據送入不同的接口FIFO。
3 軟件主程序流程圖
MPC875主要完成接口芯片初始化設置、時隙分配設置輸入、狀態顯示等功能。軟件主程序流程圖如圖7所示。
上電以后，CPU進行初始化設置。延遲1 ms進行內存地址分配：每個自定義寄存器及I/O均分配一個內存地址，CPU操作時讀寫相應地址即可；接著進行LTC1546/LTC1544模式選擇，將三組接口分別配置為V.35,RS 449,RS 232；然后查詢時隙分配設置輸入，如果已經輸入時隙分配設置，則讀取時隙設置數據，否則，等待時隙設置輸入；協議轉換器初始化設置完畢，每隔100 ms進行一次線路運行狀態告警顯示。
圖7 軟件設計主流程圖
4 協議轉換器測試
4.1 測試平臺搭建
測試平臺由JDSU ANT-5 SDH接入測試儀，協議轉換器，示意圖如圖8所示。JDSU ANT-5手持型SDH/PDH傳輸分析儀，內置所有必要的接口：從T1 Bantam、E1平衡與E1非平衡，到STM-16/OC48光接口；測試速率從1.544 Mb/s~2.5 Gb/s；大屏幕、簡單圖形化界面、中文菜單，易于使用。
圖8 協議轉換器測試平臺示意圖
首先進行時隙分配設置，將1到15時隙分配給V.35接口，17到30時隙分配給RS 449接口，31時隙分配給RS 232接口。由JDSU ANT-5 SDH接入測試儀發出的2 MHz信號，進入協議轉換器，然后分別將V.35,RS 449,RS 232接口環回，再將輸出的E1信號接入測試儀，在測試儀中測試環回信號的各種特性。
4.2 測試結果
依照上述測試平臺進行協議轉換器功能測試，測試結果顯示，誤碼率為0，說明協議轉換器功能正常。JDSU ANT-5 SDH接入測試儀測試截圖如圖9所示。其中BER為誤碼率。
圖9 SDH接入測試儀測試結果截圖
5 結 語
本文提出了一種多路接口與E1的協議轉換設計方法，并具體介紹了時隙分配及調度、空時隙處理等技術難點。通過實現V.35,RS 449,RS 232三路接口與E1的協議轉換，證明該方案是可行的。另外，本設計具有良好的擴展性，可以方便的根據具體應用添加或去除接口，也可以在本設計的基礎上進行二次開發，完成更多的功能。
參考文獻
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一個好的填充系統是建立在好的接口系統上。設計或發明一個好的接口系統，需要借助一些重要的原則或觀念做
引導。我想借一些實驗性的探討與諸位分享這些觀念。
先簡單介紹幾個在開放建筑領域已經建立且運用成功的重要觀念。
首先是“轄制原則”（principle of Dominance），這是哈布瑞肯教授（John Habraken）在三十多年前提出
的觀念。一個構造物，實體的或非實體的，包含一定的構成元素，其中的元素甲之變動會牽動元素乙，而反之不
然，則元素甲屬于上一層級，元素乙屬于下一層級；若元素乙之變動也同樣會牽動元素甲，則二者皆屬于同一層
級。這個原則可以印證在自然的構造物，甚至社會關系的構造上。依據這個原則，可以發現人造環境中存在著許
多有趣的“環境層級”現象，且因文化而變異。例如日本的傳統民居中幾乎沒有“家具”這個層級，而其“隔間”
則如同家具，可以攜帶并重新裝置。
其次，由于環境層級呈現交錯連續的包含關系（指空間）及依附關系（指實體），因此，屬于上一層級的可
視為“結構體”，而下一層級的便是“填充體”。結構與填充是相對的觀念，例如“隔間”對建筑物而言是填充體，
對家具而言則是結構體。身為結構體，具有轄制能力，相對而言較不易變動。身為填充體，雖然受到轄制，但也
相對而言較易變動，因此享有較多的自由。
第三，一個好的結構體應該能容納許多不同的內容。如何增廣多樣的填充物，則需要特殊的結構體設計方法。
第一代的開放建筑研究，例如荷蘭的SAR組織，在這方面已做出了重要的貢獻。另一方面，一個好的填充體系統
應該有相當的彈性應變能力來符合使用需求的變化，這正是“長效建筑”的具體意義。
近半世紀以來，開放建筑在這個課題上已取得了相當可觀的成果，但一些新生的挑戰也逐漸浮出。在此我提
出一些新的課題，并以一些實驗性的例子做為初步的響應。雖然例子多是針對建筑物的室內與家具層級，但所運
用的觀念則是普遍的。
課題一：開放界面。接口是連接雙方的中間體統稱，雖然可以指實物與虛體，但在此只討論實體的接頭（Joint）。
“開放”有兩個涵意需要說明。其一是依附在“開放產業化”（open industrialization）的目標上，就是盡量減
少特定且特殊化的設計。俗句“一個蘿卜一個坑”式的設計，由于過于“針對”性，不易產業化與市場化，如同“手
工藝”，屬于封閉型的產品。另一個含義就是可逆性：界面的兩方可合亦可分。在此，我要提出的是一個新的挑戰：
即構造物在變動與重組的過程中盡量減少接頭本身以及接頭雙方構件的損耗與破壞。如果因為變動造成大量的損
壞，便稱不上彈性，而是暴力，更造成廢棄污染，當然也無法支撐“長效”的價值。就此課題我舉兩個例子。
其一是由我指導的開放接口的理論研究[2] 。就室內一般的門、窗、隔間墻、結構墻、結構柱等現行施作法，
進行了接頭的開放性能評量（圖1）。總體而言，現行施作是不開放的，不能達到長效的目的，也十分不“環保”。
這個研究指出了構造上的一些新挑戰。幾乎需要通盤檢討現行的構造思維，并且需要長期的研究努力。
另一個例子是以竹子構造為對象所發明的一種新接頭，使其能符合竹子銜接的不同方向、不同數量、不同粗細，
而且在拆解時不破壞竹子本身。竹子只是個試探的對象，重點在于了解開放接頭在設計上的挑戰及其復雜性（圖2）。
課題二：涵通系統。相對于特定與特殊而言，“涵通”（Generic）意味著概括、普及與通用。如果一個實
體構造系統稱得上是涵通的話，它應該可以非耗損性地拆解與重組。例如，中國傳統的木構造建筑及某些家具都
具有相當高程度的涵通性。進而言之，一個更高級的涵通構造系統應不但能拆解重組，還能組合成新的形式，甚
至可以做出另一種物體。另外， “系統”的概念一般是指有限的元素與元素之間有限的構成關系，它的價值常被
誤解成只是為了“大量而一致”的生產效率。然而系統最值得深究的卻應當是具有“以少量生產多樣”的創造能力。
一致與多樣并非魚與熊掌，在一個好的系統中，是可兼得的。
先介紹一個具有這種涵通效能的家具系統[4] （圖3）。這個實驗是發明一組構件（有限元素）與接頭（有限關系），
使其能做桌子，也能做椅子，還能做柜子，甚至能做出多樣的桌子、椅子與柜子。同時這個系統也要有“開放性”，
能與市場上的其他系統配合，創造更多的式樣。最后，它還要“友善”，就是用簡單的工具與少量的人力便能完成。
另一個要介紹的實驗是一般住宅的外墻系統[5] （圖4）。外墻是十分重要的填充體，很多時候當內部隔間變
動時，外墻必須相對地應變，否則恐怕連一半的功效都達不到。由于外墻是內外的接口，因此得面對較復雜的處
境，如何適用于幾乎無窮多的外墻尺寸是最關鍵的挑戰。如同其他“開放”且“友善”的系統一樣，它的元素必
須是少量的，同時在拆解、重組、變化時容易施作，而且無損耗。這個實驗中的系統目前僅適用于直交形式的外墻。
研究的結果是以40cm及70cm為基本模數，可生產出9種面板單元，其組合可以符合所有以10cm為單位的外墻
規模。另外設計一組具微調能力的10cm外框，來收納小于10cm的零碎尺寸。這樣的系統幾乎可以應付無窮多
的外墻尺寸，當然，外墻填充體與建筑結構體之間的開放接頭還需要進一步的雙向式構造研究。
課題三：活性系統（live system）。“活性”是個新生的觀念，一方面是指系統中的構件可以是任意的形體
與尺寸；另一個用意是將一個構造物視為一次構件間的“偶遇”，緣起則結合，緣滅則各自分散，而且是好聚好散。
系統中的每個構件與接頭又還原成自主的獨立元素，等待參與另一次的構造機緣。活性系統的實驗緣起于一次我
個人關于“非開放建筑困境” 的體驗。如同許多購屋者（無論新屋或舊屋）的處境一樣，由于原有空間的形式與
材質皆不滿足新主人的需要，不得已而進行摧毀性的整建。經過無奈而殘暴的拆解過程后，我只保留了前屋主的
許多大小尺寸皆不同的木質抽屜，準備再利用，因此，所面臨的技術性挑戰是如何設計一個結構體來涵容許多不
同的填充體（抽屜）。這是典型的開放設計問題，而其方法早在四十年前即已發展了。這次，我自找麻煩地又加
了兩項要求使得這些柜子是個“活物”：其一，結構體的元素必須維持涵通的性質；其二，開放接頭。我與學生
們實驗的結果是以木片與橫桿作為垂直支撐與水平支撐的涵通元素，開放接頭則是C 形鐵夾與鋼索，柜子的結構
體是個開放的接口系統，整合了各種不同尺寸的抽屜（圖5）。
另一個例子是有關活性系統中的整合接口，并非結構體，而是填充元素[6] 。這個小實驗是發明一組“木磚”，
其尺寸能配合既有的紅磚與水泥磚，做出各種組合構造（圖6）。
雖然所介紹的只是些嘗試性的構想，卻緊扣著開放建筑的核心，也發掘出一些潛藏的觀念與新的課題。另外
值得一提的是這些實驗的共通特點，就是所有的設計都沒有特定的對象物，因而進入了“后設”設計（meta-design）
的方法論探討，或許今后可以來分享這方面的研究成果。
最后，我的自我叮嚀是：雖然人類的文明曾經創造了許多優美動人且有效的人造物品及人造物體系，而在過
去的半個世紀，開放建筑揭示了接近革命性的主題――如果我們希望能邁向更有智慧的人造環境，我們幾乎必須
“重想”建筑。
參考文獻
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據悉，雙方為本次品牌戰略合作將投入價值數億元的資源，不僅包括9.9億瓶可口可樂旗下飲品、近9.9億張易迅現金券、27000臺限量版可口可樂三星訂制版智能手機，以及活動期間每天超過5萬件低至3折商品，還囊括了海量的騰訊增值服務商品。
事實上，早在去年9月份，易迅就已與可口可樂開展過淺層次的合作。當時，易迅曾聯合可口可樂推出了下單就送可口可樂圣誕禮花瓶的活動，并取得了很好的口碑。
記者了解到，正是基于上述良好的關系，本次雙方才決定將合作上升到戰略層面，共同投入資源打造這次持續90天的“午后暢爽秒殺大獎”的活動。
另一方面，易迅與可口可樂兩大品牌定位的相似性也是原因之一。據悉，易迅的消費群體大多是愛好3C數碼產品的年輕男性，物流主打“閃電送”的快節奏。可口可樂的品牌形象近幾年也日益年輕化，2013年推出的“小蘿莉”等賣萌新裝成功討好了中國年輕一代消費者，因此，兩家公司倡導的這些理念均符合當下年輕族群的生活態度。
“不錯，我就租這了。咱們回去辦手續吧。”
“不用王姐，我這隨身帶著呢。”
說完，中介的小李就把DS-360W和WF-100從包里拿了出來放在王姐面前。
“這是什么呀？”
“這可是我的秘密武器――燮丈便攜式掃描儀和打印機。有了它，咱就不用回去辦手續了，您把身份證和資料給我，身份證從這去，資料放在進紙器上，手機和掃描儀通過WiFi連接，再打開手機上的掃描軟件EPSON DocumentScan，就可以掃描了，您看多快！然后通過手機與EPSON WF-100打印機連接，合同這就打出來，您一簽字，今晚您就能住這啦！”
“哎呀，這可太方便啦。要是沒有這個，我再跟你走回去，再辦理手續。來來回回四十多分鐘。現在十分鐘就能搞定，真是太方便啦。”
不僅是房屋中介的小李，越來越多的行業都開始注重提升工作效率與服務質量。在這種情況下，愛普生推出的DS-360W緊湊型A4饋紙式掃描儀和WF-100便攜式打印機不僅具有機身小巧、便于攜帶的優勢，而且供電方便、操作便捷、功能強大，能滿足不同行業移動辦公的需求。特別適合經常外出、需要移動辦公的行業，如電信、金融、公安等用戶。因其能滿足隨時隨地的辦公需求，實現了移動執法、移動辦公等的可能，在提升效率的同時，也促進了服務意識的提升。
WiFi連接 各種環境下掃描覆蓋無死角
出門辦公，不是所有的地方都有網絡，沒網的地方該怎么辦呢？這一點愛普生早就想到了，新品DS-360W便攜式掃描儀支持多種連接方式，沒有網絡的地方可以使用移動便攜設備通過WiFi直接與DS-360W連接。應用靈活，使用方便。
用戶可以先在手機上下載Epson DocumentScan軟件，同時將DS-360W設置為WiFi AP模式，然后，手機開啟WiFi功能并輸入DS-360W的無線密鑰。連接完成后，點擊EPSON DocumentScan軟件，搜索并選擇DS-360W，就可以進行掃描了。
而在有網的環境中，先把DS-360W與路由器連接，同時也將手機與該路由器連接，連接成功后，在手機上打開Epson DocumentScan軟件，搜索到DS-360W就能掃描了。
卡片掃描 多種供電方式外出辦公享便利
行業客戶，如金融政府客戶或普通的SOHO/SMB用戶，都會經常遇到需要身份證或者卡片掃描件的需求。愛普生DS-360W具備炫酷的吸入式卡片掃描功能，將機身上的滑動按鈕撥到“卡片（掃描）”位置，然后插入卡片，再通過掃描軟件點擊掃描就可完成卡片掃描了。掃描結束后，卡片會自動退出到進卡位置，分分鐘搞定卡片掃描工作。
多種供電方式：USB、電池供電或電源適配器多種供電方式可靈活選擇，隨時隨地掃描。無論在哪種環境下，掃描工作都可以順利進行，其中在電池模式供電下可掃描大約700頁的文檔。
WF-100移動掃描好搭檔
有了輸入設備，輸出設備也是必不可少的。EPSON WF-100便攜式打印機是DS-360W的移動便攜影像輸出搭檔。
愛普生WF-100便攜式打印機同樣體積小巧， 支持USB、電池、連接充電寶等多種供電方式，配備的四色全顏料墨水具有很好的防水及耐剮蹭性，打印出的文件字跡清晰、不易暈染，保存持久。WF-100支持無線及無線直連，通過機身上的1.44英寸彩色液晶操作屏，用戶可對打印機的墨量、剩余電量等情況清晰掌握。
關鍵詞：腹腔鏡聯合TEM 腹部無輔助切口手術乙狀結腸
我們最近開展了腹腔鏡聯合TEM高位直腸癌和乙狀結腸癌體外根治切除的腹部無輔助切口手術，手術的微創和美觀效果俱佳，檢索文獻，我們采取的手術方式未發現相同報道。
一、臨床資料：
本組病人男10例，女9例，共19例，年齡43-76歲，平均年齡62歲，其中直腸上段癌9例，乙狀結腸癌10例。
二、手術方式：
我們自腸系膜下動脈根部切斷，游離直腸，乙狀結腸和降結腸，松結脾曲，這樣讓左半結腸處于游離狀態，于腫瘤下2cm切斷直腸，自插入TEM鏡殼，把直腸，乙狀結腸和部分降結腸從經由TEM鏡殼脫出至體外，在體外做直腸癌根治性切除：距離腫瘤上緣10cm切斷乙狀結腸，并一并切除對應系膜和淋巴結，保留的結腸殘端荷包縫合，放人釘座結扎牢固后送回腹腔，腹腔內用腔內閉合器關閉直腸殘端，行乙狀結腸(或降結腸)斷端和直腸吻合，手術全過程一般不足90分鐘。
三、討論：
1、腹腔鏡聯合TEM手術器械做高位直腸癌和乙狀結腸癌體外根治切除的腹部無輔助切口手術是我們在實踐中進行的探索性手術方式，這種手術方式國內外尚未見報道，相關的報道也很少，主要是國外的報道，其方法也被國內的北京友誼醫院參照做了乙狀結腸癌手術，其具體方法是：腹腔鏡下游離乙狀結腸和直腸，在直腸上段切開，經送人抵釘座，再于乙狀結腸和降結腸處切斷，把釘座送入降結腸斷端并讓其尖部從腸側壁穿出，然后用腔內閉合器關閉殘端，把切除的乙狀結腸利用TEM鏡殼經取出，再利用腔內閉合器關閉直腸殘端，經插入吻合器，行直腸和降結腸端側吻合。這種方式操作比較復雜，手術時間較長，同時，直腸和降結腸端側吻合后張力也容易較大，不如端端吻合更松弛。
藍牙（Bluetooth）協議標準是由藍牙特別興趣小組（Bluetooth SIG）的，1999年了Bluetooth 1.0版，2001年2月了Bluetooth1.1版。目前SIG成員已經發展到3000家左右。藍牙協議規定的無線通信標準，基于免申請的2.4GHz的ISM頻段，采用GFSK跳頻技術和時分雙工（TDD）技術，通信距離為10米左右，Blue tooth 1.0版標準規定的數據傳輸速率為1Mbps。主要適用于各種短距離的無線設備互連應用場合。可以提供點到點或點到多點的無線連接。
1 基于電纜替代的藍牙協議簡析
1.1 藍牙協議體系
藍牙協議規范所措述的協議棧模式如圖1所示。
藍牙體系結構中的協議可分為四層：
核心協議：基帶控制協議（Baseband）、鏈路管理協議（LMP）、邏輯鏈路控制應用協議（L2CAP）、服務發現協議（SDP）；
電纜替代協議：RFCOMM；
電話傳送控制協議：TCS二進制、AT命令集；
可選協議：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。
在協議中，規定了為基帶控制器、LMP、硬件狀態及控制寄存器提供命令接口的主機控制器接口（HCI）。在不同的應用模式下，HCI所處的位置不同。它可以位于L2CAP的下面，也可以在L2CAP之上。
1.2 電纜替代協議應用模式
基于ETSI標準的TS07.10信令的RFCOMM協議，提供了一個基于L2CAP協議之上的串口仿真應用模式。藍牙協議1.0版中，RFCOMM提供的上層服務模式主要有三種：對9針RS-232接口仿真模式、空Modem仿真模式和多串口仿真模式。典型的RFCOMM應用模式框圖如圖2所示。
1.3 藍牙嵌入式應用模式
僅僅以RFCOMM協議為基礎，作為串口的電纜替代應用，無形中限制了藍牙設備的應用范圍，降低了藍牙設備的應用價值。目前計算機與外部設備的接口種類繁多，比較常見的有RS-232、RS-485、Parallel Port、CAN總線、SPI總線、I2C總線等。如果要使藍牙設備在各種場合發揮作用，必須使藍牙設備具備適合這些應用場合的多種接口功能。使用DSP數字信號處理器作為嵌入式控制器，不僅實現藍牙物理設備的初始化、藍牙高層協議，而且利用其接口靈活的特點，可以方便地對藍牙電纜替代協議進行有效擴展。具體應用模式如圖3所示。
2 系統硬件結構
本系統的構成在硬件上分為兩個部分，藍牙基帶和射頻部分采用愛立信（ERICSSON）公司提供的藍牙模塊ROK101007；嵌入式控制器采用美國TI公司的TMS320VC54X系列的DSP數字信號處理器。
2.1 ERICSSON藍牙模塊
ROK101007是根據藍牙規范1.0版（Bluetooth 1.0B Version）而設計的短距離藍牙通信模塊，它包括三個主上部分：基帶控制芯片、Flash存儲器和Radio芯片。它工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM頻段，支持聲音和數據的傳輸，其主上功能參數有：
Bluetooth 1.0B預認證；
2級RF射頻功率輸出；
提供FCC和ETSI糾錯處理；
最大460 KB/s UART數據傳輸速率；
提供UART、USB、PCM、I2C等多種HCI接口；
提供內部晶振；
內部預制HCI框架；
點到點、點到多點操作；
嵌入式屏蔽保護。
ROK101007特別適合計算機及外圍設備、手持設備、端口設備使用。其內含的藍牙協議構架及內部系統框圖如圖4、圖5所示。
2.2 DSP處理器
TMS320C54X是16-bit定點DSP，適合無線通信等實時嵌入式應用的需要。C54x使用了改進的哈佛結構。CPU具有專用硬件算術運算邏輯，大量的片內存儲器、增強的片內外設以及高度專業化的指令集，使其具有高度的操作靈活性和運行速度。主要特點如下：
運算速度快：指令周期為25/20/15/12.5/10ns，運算能力為40/50/66/80/100MIPS；
優化的CPU結構：內含1個40位的算術運算邏輯單元，2個40位的累加器，2個40位的加法器，1個17×17的硬件乘法器和1個40位的桶形移位器。有4條內部總線和2個地址產生器等。先進的CPU優化結構可以使DSP高效地實現無線通信系統中的各種功能。
低功耗方式：54x系列DSP可以在3.3V或2.7V電壓下工作，而有些DSP內核采用1.8V電壓工作以減小功耗。
智能外設：除了標準的串行口和分時復用（TDM）串口外，54x還提供了多路緩沖串口（McBSP）和外部處理器通信的HPI并行接口。
2.3 系統構成
本系統中，采用單5V電源供電，嵌入式系統控制器與藍牙模塊之間的HCI接口采用UART方式。硬件構成框圖如圖6所示。整個系統分為四個部分：發射機、嵌入式控制器、電源管理、接口邏輯。
（1）發射機由藍牙模塊ROK101007和阻抗為50Ω的天線構成。初始化階段，模塊接收控制器通過UART發送的HCI命令，實現藍牙設備的復位、啟動、地址查詢、跳頻算法、自動尋呼等初始化操作，與附近的藍牙設備建立可靠的物理鏈路，并對物理鏈路進行相應的加密。在數據傳送階段，接收控制器（HCI驅動模塊）送來的HCI數據包，經過模塊中HCI固件（HCI Firmwire）轉化為基帶數據包并送給基帶協議層（Baseband）處理，基帶對上層送來的數據進行解碼，將其變為可以發送的位數據流，按照設定的跳頻算法，采用高斯頻移鍵控（GFSK）編碼方式通過天線送出去。接收數據時，以相反的過程將接收到的數據進行編碼，組合成HCI數據包格式并通過UART口送給控制器。具體的收發執行過程可以參考ROK101007數據及應用手冊以及藍牙協議相關部分。
（2）嵌入式控制器由TI的定點數字信號處理器TMS320C54x、Flash Memory、SRAM組成，完成對藍牙模塊的初始化、數據傳送、協議實現等功能。
（3）接口控制邏輯包括應用接口和控制接口。控制接口為控制器的HPI接口，主要實現系統的在線特殊控制和Flash在線編程數據傳送口。HPI控制接口通過DSP的HPI主機接口實現。應用接口包括RS-232/RS-485串行接口邏輯、并行接口邏輯（如IEEE488總線）、SI同步串口邏輯，在不同的嵌入式應用中，分別通過不同的接口形式實現本嵌入式系統與主設備控制器的接口。應用接口通過DSP的片內外設（enhanced peripherals）或者通用I/O端口模擬實現。
（4）電源管理。系統通過單5V電源供電，可以簡單地從主設備接口中獲取電源，無須另加電源器件。電源管理模塊采用TI專用電路，提供兩路電壓輸出，+3.3V工作電壓和+1.8V控制器內核工作電壓。
3 系統軟件設計
關鍵詞：軟交換；網絡融合；可編程網絡；應用程序接口
引 言
在傳統的基于TDM的PSTN網絡中，提供給用戶的各項功能都直接與交換機有關，業務和控制都是由交換機完成的。交換機的功能與其提供的業務都需要在每個接點完成，并且采用依靠交換機和信令來提供業務，所以必須在交換機的技術標準和信令標準中對開放的每項業務進行詳細規范。如要增加新業務，首先需要修訂標準，再對交換機進行改造，每提供一項新業務都需要較長的時期。
為滿足用戶對新業務的需求，網絡中出現了公共的業務平臺--智能網。智能網的設計思想就是把呼叫連接和業務提供分開。交換機完成呼叫連接，而智能網完成業務提供，這種方法大大提高了增強業務的能力，縮短了新業務提供的時間。而這種分離僅僅是第一步，隨著承載的多樣化，必須將呼叫控制和承載連接進一步分離，這正是軟交換引入的目的。軟交換在未來網絡中的位置將被分成接入傳送層、媒體層、控制層和業務層，即把控制和業務的提供從媒體層中分離出。
1、軟交換技術
（1）軟交換的概念
軟交換又稱為呼叫AGENT、呼叫服務器或媒體網關控制。其最基本的特點和最重要的貢獻就是把呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過服務器或網元上的軟件實現基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）、信令互通（如從7號信令到IP信令）等。這種分離為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業務提供者可以自由地將傳輸業務與控制協議結合起來，實現業務轉移。這一分離同時意味著呼叫控制和媒體網關之間的開放和標準化，為網絡走向開放和可編程創造了條件和基礎。
（2）軟交換的主要功能
軟交換作為新、舊網絡融合和關鍵設備，必須具有以下功能：
1）媒體網關接入功能
該功能可以認為是一種適配功能。它可以連接各種媒體網關，如PSTN/ISDN的IP中繼媒體網關、ATM媒體網關、用戶媒體網關、無線媒體網關、數據媒體網關等，完成H.248協議功能。同時還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進行連接，提供相應業務。
2）呼叫控制功能
呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、維持和釋放，所提供的控制功能包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發檢出和資源控制等。
3）業務提供功能
由于軟交換在網絡從電路交換向分組交換演進的過程中起著十分重要的作用，因此軟交換應能夠支持PSTN/ISDN交換機提供的全部業務，包括基本業務和補充業務；同時還應該可以與現有智能網配合，提供現有智能網提供的業務。
4）互聯互通功能
目前，存在兩種比較流行的IP電話體系結構，一種是ITU-T制定的H.323協議，另一種是IETF制定的SIP協議標準，兩者是并列的、不可兼容的體系結構，均可以完成呼叫建立、釋放、補充業務、能力交換等功能。軟交換可以支持多種協議，當然也可以同時支持這兩種協議。
2、基于軟交換的增強的業務框架及其接口協議
（1）基于軟交換的增值業務框架結構
軟交換的引入形成了增強的業務框架，其中應用服務器完成增值業務的執行和管理，提供增值業務的開發平臺，并處理與軟交換間的接口信令；媒體服務器（Media Server）提供特殊業務（如IVR、會議和傳真）的資源平臺，處理與媒體網關間的承載接口。
（2）軟交換體系結構的接口和采用的通信協議
軟交換作為一個開放的實體，與外部的接口必須采用開放的協議。各種接口及其使用的協議如下：
1）媒體網關和軟交換間的接口。用于傳遞軟交換和媒體網關間的信令信息。此接口可使用信令控制傳輸協議（SCTP）或其他類似的協議。
2）軟交換間的接口。實現不同軟交換間的交互。此接口可以使用會話發起協議SIP-T或BICC（承載無關的呼叫控制）協議。
3）軟交換與應用/業務之間的接口協議。提供訪問各種數據庫、三方應用平臺、各種功能服務器等的接口，實現對增值業務、管理業務和三方應用的支持。
如：a、軟交換與應用服務器間的接口，可以使用SIP協議或API（如Parlay），提供對三方應用和各種增值業務的支持功能；b、軟交換與策略服務器間的接口，可使用COPS協議，實現對網絡設備的工作進行動態干預；c、軟交換與網管中心間的接口，可使用SNMP協議，實現網絡管理；
3、基于軟交換技術的網絡結構
軟交換是下一代網絡的核心設備之一，各運營商在組建基于軟交換技術的網絡結構時，必須考慮到與其它各種網絡的互通。在下一代網絡中，應有一個較統一的網絡系統結構。軟交換位于網絡控制層，較好地實現了基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的功能。軟交換與應用/業務層之間的接口提供訪問各種數據庫、三方應用平臺、功能服務器等接口，實現對增值業務、管理業務和三方應用的支持。其中：軟交換與應用服務器間的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供對三方應用和增值業務的支持；軟交換與策略服務器間的接口對網絡設備工作進行動態干預，可采用COPS協議；軟交換與網關中心間的接口實現網絡管理，采用SNMP；軟交換與智能網SCP之間的接口實現對現有智能網業務的支持，采用INAP協議。
4、總結
軟交換將是下一代網絡的關鍵性技術，可以對PSTN向分組網絡的過渡提供無縫連接。在電力通信網、電話網等多種專業網都很有應用前途，將為網絡的演進作出巨大貢獻。軟交換的出現，在網絡開放性和可編程方面邁出了第一步，代表了網絡發展的方向。但軟交換只是網絡革命的前奏，還有很多的問題需要進一步探討。
參考文獻：
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摘要:采用FPGA技術,在ALTERA公司的FLEX6000系列芯片上實現了從設備模式PCI總線的簡化協議,并給出了Windows9x系統下的虛擬設備驅動程序,提供了與應用程序的接口。實現結果表明:該設備結構靈活,功能可靠,有利于與其它模塊實現單片集成應用。本系統已應用在數據采集和處理、圖像處理等方面。
關鍵詞:PCI總線協議 現場可編程門陣列 虛擬設備驅動
目前,許多公司都提出了新型的計算機高速總線,如Arapahoe總線標準和HyperTransport技術,但各協議互不兼容,沒有形成統一標準。作為傳統的通用局部總線,PCI總線仍然占據著主流個人電腦市場,具有頑強的生命力。
現在市面上存在著各種PCI接口芯片,如AMCC公司的S5933,PLX的9080系列等。專用芯片可以實現完整的PCI主設備與從設備模式的接口功能,將復雜的PCI總線接口轉化相對簡單的用戶接口,但系統結構受接口芯片的限制,不能靈活地設計目標系統,且成本較高。本文使用符合PCI電氣特性的FPGA芯片進行簡化的PCI接口邏輯設計,實現了33MHz、32位數據寬度的PCI從設備模塊的接口功能,節約了系統的邏輯資源,且可以將其它用戶邏輯集成在同一塊芯片,降低了成本,增加了設計的靈活性。另外,還給出了Windows9x系統下的設備驅動程序,可以與應用程序接口,形成一個完整的系統。目前,本系統已經被印染企業應用在數據采集和處理等方面。
1 系統構成與功能描述
系統的總體框圖如圖1所示。
由圖1可見,系統的硬件平臺為一塊PCI卡。此卡的結構十分簡潔,主要由FPGA芯片、RAM芯片和輸出接口三部分組成。其中,FPGA芯片集成了PCI接口模塊和數據處理模塊。PCI接口模塊實現了33MHz工作時鐘、32位總線寬度的接口功能,支持I/O空間、內存空間及配置空間的讀寫和PCI中斷功能。由于簡化的PCI接口占用的邏輯資源較少,可在同一塊芯片中集成其他用戶邏輯。作為一個應用實例,本文加入了一個數據處理模塊,對PCI接口傳送來的數據進行處理,通過片外的輸出接口輸出到下位機。RAM芯片為數據處理提供緩存功能。
2 從設備模式下的簡化PCI協議的實現
為了實現PCI接口的基本功能,必須完成以下幾個模塊:
(1)PCI配置空間設置。PCI協議支持三種地址空間:I/O空間、內存空間和配置空間。配置空間提供了支持PCI設備自動配置的機制,是必需的。
(2)PCI從設備狀態機。PCI總線狀態機是具有PCI總線的計算機系統狀態流,是由一個已知狀態到另一個狀態的條件、時序的描述。這是PCI接口設計中最基本也是最重要的部分。
(3)地址譯碼和命令譯碼。地址譯碼用來確定PCI設備是否應當響應當前總線的操作;命令譯碼則用來指示PCI設備根據不同的總線命令作出相應的動作。
本文采用ALTERA公司的Max+PlusII軟件平臺,硬件描述語言使用ALTERA HDL語言,也可以方便地轉換民VHDL或VerilogHDL語言。在此之前,先引入PCI總線信號的定義。
2.1 總線信號定義
根據PCI總線協議2.2版,從設備模式下PCI接口至少包含47根引腳。圖2給出了按功能劃分的引腳分布,左邊是必需引腳。右邊是可選引腳。為簡化起見,本文采用了如下引腳,其他引腳均不使能或置為高阻態。
(1)由系統提供的33MHz的同步時鐘信號CLK和復位信號RST#(#表示低電平有效);
(2)關于數據傳輸的核心信號:32位地址/數據復用線AD[31:0]、總線命令/字節使能復用線C/BE[3:0]#和偶校驗信號PAR;
(3)接口控制信號FRAME#、TRDY#、IRDY#、STOP#、DEVSEL#和IDSEL。其中,FRAME#為數據傳輸起止信號,TRDY#為主設備準備好信號,IRDY#為從設備準備好信號,STOP#為從設備停止請求信號,DEVSEL#為設備選擇信號,IDSEL為配置空間讀寫時的片選信號;