Bt8954
Voice Pair Gain Framer
The Bt8954 framer has been tailored specifically to meet the needs of voice pair gain
systems (also referred to as “cable relief systems” and “digital subscriber line carriers”)
by providing a direct connection to the DSL modem and the CODEC. It performs data,
clock, and format conversions necessary to construct a Pulse Code Multiplexed (PCM)
channel from a Symmetrical Digital Subscriber Line (SDSL) or a High-Bit-Rate Digital
Subscriber Line (HDSL) channel. The PCM channel consists of transmit and receive
data, clock, and frame sync signals configured for 2–18 voice channels. The PCM
channel connects directly to popular PCM codecs. The Digital Subscriber Line (DSL)
channel interface consists of serial data and clock connected to a RS8973, Bt8970 or a
Bt8960 DSL Transceiver. The Bt8954 supports clear and compressed voice system.
When coupled with a Bt8960, the Bt8954 provides PCM4 functions at greater than 5 km
reach with no voice compression, allowing V.34 modem operation.
At one end, Bt8954 multiplexes payload data from several PCM codecs with the
appropriate overhead and signaling bits into one transport frame that is passed on to the
bit-pump, for transport over a single twisted pair. At the other end, Bt8954
demultiplexes the DSL bit stream into payload data sent to the PCM codec, and
overhead data written into microcomputer-accessible registers.
Embedded Operations Channel (EOC) and signaling overhead can be inserted via the
Microcomputer Interface (MCI). Control and status registers are accessed via the MCI.
One common register group configures the PCM interface formatter, Phase-Locked
Loop (PLL), and PCM Loopback (LB). Another group of DSL channel registers
configures the elastic store FIFOs, overhead muxes, receive framer, payload mapper, and
the DSL loopback. Status registers monitor received overhead, PLL, FIFO, and framer
operations, including CRC and FEBE error counts.
Distinguishing Features
•
Voice Pair Gain Framer
– Frames and transports PCM data
streams over 12–18,000 ft.
(3.7–5.5 km) distances when
coupled with Bt8960 or Bt8970
PCM Interface
– Supports popular PCM codecs
– Programmable payload to
support 2–18 64 kbps voice
channels
– 2.048, 1.536 MHz PCM reference
clock generation
– 6.144, 8.192, 20.48 MHz ADPCM
reference clock generation
DSL Interface
– Connects to Bt8960 or Bt8970
– Supports 160–1168 kbps bit rates
– Error performance monitoring
– Auto tip/ring reversal
Microcomputer Interface
– Glueless interface to Intel 8051
and Motorola 68302 processors
– Access to overhead and signaling
registers
Supports ADPCM codecs (32 kbps)
PCM and DSL loopbacks
CMOS technology, 5 V operation
Low-power operation
– Enables compatibility with
line-powered systems
68-pin PLCC
JTAG/IEEE Std 1149.1-1990
–40 °C to +85 °C operation
Voice Pair Gain Systems (Clear)
– PCM2, PCM4(PCM1+3), PCM6,
– PCM8, PCM10/11, PCM12,
PCM18
ADPCM Voice Pair Gain Systems
(Compressed)
– ADPCM12, ADPCM24, ADPCM36
•
•
•
Functional Block Diagram
Receive
Framer
RDAT
DSL Bit Pump
HCLK
BCLK
QCLK
2B1Q
Encoder
Payload
Mux
PCM
TFIFO
Microcomputer Interface
LB
OH/Signaling
PLL
Registers
LB
2B1Q
Decoder
Payload
Demux
•
•
•
•
PCMR
PCM Formatter
ADPCMCK
PCMCLK
PCMF[18:1]
PCMT
ADPCM/PCM Codecs
PCM
RFIFO
•
•
•
•
Applications
•
TDAT
Microcomputer
Data Sheet
N8954DSC
April 7, 1999
Ordering Information
Model Number
Bt8954
Package
68-Pin Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC)
Ambient Temperature
–40 °C to +85 °C
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assumed by Conexant for its use, nor any infringement of patents or other rights of third parties which may result from its use. No
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© 1999 Conexant Systems, Inc.
Printed in U.S.A.
All Rights Reserved
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N8954DSC
Conexant
Table of Contents
Table of Contents
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
List of Figures
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
List of Tables
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
1.0
DSL Systems
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1
1.1
Voice Pair Gain Applications
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1
1.1.1
Repeaters
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
1.1.2
Subscriber Modem
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4
System Interfaces
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5
1.2
2.0
3.0
Pin Descriptions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1
Circuit Descriptions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1
3.1
3.2
Overview
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1
DSL Frame Format
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.3
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
3.4.5
3.4.6
Detailed Frame Structure
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2
Differences Between the DSL and HDSL T1/E1 Frame Formats
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
3.2.2.1
EXTRA_Z_BIT Option
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Overhead Bit Allocation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
2B1Q Decoder
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Receive Framer
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
CRC Check
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7
Descrambler
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8
Payload Demux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9
OH/Signaling Registers
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10
Transmit Signaling FIFOs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11
Payload Mux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11
CRC Calculation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12
Scrambler
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12
2B1Q Encoder
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13
Receiver
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Transmitter
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10
N8954DSC
Conexant
iii
Table of Contents
Bt8954
Voice Pair Gain Framer
3.5
3.6
3.7
PCM Formatter
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14
Loopbacks
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16
Synchronization
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17
3.7.1
COTF Transmitter Synchronization
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17
3.7.2
RTF Receiver Synchronization
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18
3.7.3
RTF Transmitter Synchronization
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18
3.7.4
COTF Receiver Synchronization
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19
3.7.5
Round Trip Delay
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19
Microcomputer Interface
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20
3.8.1
Microcomputer Read/Write
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21
3.8.1.1
Multiplexed Address/Data Bus
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21
3.8.1.2
Separated Address/Data Bus
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21
Interrupt Request
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22
Reset
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23
3.8
3.8.2
3.8.3
3.9
PLL
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24
4.0
Registers
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1
4.1
4.2
4.3
4.4
Register Types
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1
Register Groups
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1
Address Map
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
Transmitter Registers
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
0x80, 0x81—Transmit Embedded Operations Channel (TEOC_LO, TEOC_HI)
. . . . . . . . . . 4-4
0x82, 0x83—Transmit Indicator Bits (TIND_LO, TIND_HI)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
0x84—Transmit Signaling FIFOs (TSFIFO_I, TSFIFO_O)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5
0x85—Transmit FIFO Water Level (TFIFO_WL)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
0x86—Transmit Command Register 1 (TCMD_1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7
0x87—Transmit Command Register 2 (TCMD_2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8
Receiver Registers
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
0x90—Receive Command Register 1 (RCMD_1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
0x91—Receive Command Register 2 (RCMD_2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
DSL Channel Configuration
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12
0xA0—DSL Frame Length (DFRAME_LEN)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12
0xA1—Sync Word (SYNC_WORD)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12
0xA2, 0xA3—Rx FIFO Water Level (RFIFO_WL_LO, RFIFO_WL_HI)
. . . . . . . . . . . . . . . . 4-13
4.7
PLL Configuration
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
0xB0—PLL_INT Register (PLL_INT)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
0xB1—PLL_FRAC_HI Register (PLL_FRAC_HI)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
0xB2—PLL_FRAC_LO Register (PLL_FRAC_LO)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
0xB3—PLL_A Register (PLL_A)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15
0xB4—PLL_B Register (PLL_B)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15
0xB5—PLL_SCALE Register (PLL_SCALE)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15
4.5
4.6
iv
Conexant
N8954DSC
Bt8954
Voice Pair Gain Framer
4.8
Table of Contents
Common
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16
0xC0—Command Register 1 (CMD_1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16
0xC1—Revision Identification (REV_ID)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17
Interrupt
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18
0xD0—Interrupt Status Register (ISR)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18
0xD1—Interrupt Mask Register (IMR)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-19
0xD3—Scrambler Reset (SCR_RST)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20
0xD4—Transmit FIFO Reset (TFIFO_RST)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20
0xD5—Reset Pointer to Transmit Signaling FIFOs (TSFIFO_PTR_RST)
. . . . . . . . . . . . . . 4-20
0xD6—Reset Pointer to Receive Signaling FIFOs (RSFIFO_PTR_RST)
. . . . . . . . . . . . . . 4-20
0xD7—Receive Elastic Store FIFO Reset (RFIFO_RST)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
0xD8—Receive Framer Synchronization Reset (SYNC_RST)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
0xD9—Error Count Reset (ERR_RST)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
0xDA—Reset Receiver (RX_RST)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
0xDB—Update TSFIFO_O (UPDATE_TSFIFO_O)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
0xDC—Update RSFIFO_O (UPDATE_RSFIFO_O)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
4.9
4.10 Reset
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20
4.11 Receive/Transmit Status
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22
0xE0, 0xE1—Receive Embedded Operations Channel (REOC_LO, REOC_HI)
. . . . . . . . . 4-22
0xE2, 0xE3—Receive Indicator Bits (RIND_LO, RIND_HI)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22
0xE4—Receive Signaling FIFOs (RSFIFOs)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23
0xE5—Receive Status 1 (RSTATUS_1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24
0xE6—Receive Status 2 (RSTATUS_2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26
0xE7—Transmit Status 1 (TSTATUS_1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27
0xE8—CRC Error Count (CRC_CNT)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28
0xE9—Far End Block Error Count (FEBE_CNT)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28
4.12 PCM Formatter
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28
0xF0—PCM Frame Length (PFRAME_LEN)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29
0xF1—PCM Format (PCM_FORMAT1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29
5.0
Electrical and Mechanical Specifications
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1
5.1
Electrical Specifications
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1
5.1.1
Absolute Maximum Ratings
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1
5.1.2
Recommended Operating Conditions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1
5.1.3
Electrical Characteristics
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
5.1.4
DSL Interface Timing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
5.1.5
PCM Interface Timing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
5.1.6
Microcomputer Interface Timing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5
5.1.7
Test and Diagnostic Interface Timing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9
Mechanical Specifications
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11
5.2
N8954DSC
Conexant
v
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