FXS 轉 UART

連接話機的界面是 FXS (Foreign eXchange Station)，連接局端的界面是 (FXO, Foreign eXchange Office)，FXS 或 FXO 轉換成其它界面叫 ATA (Analog Telephone Adaptor)。網路上可以找到兩個將 FXS 轉成 UART 的專題，都是 David Rowe 的傑作：一開始的「 $10 ATA」跟構想延伸的「Mesh Potato 的 FXS 界面」，想在無線路由器加 FXS 界面，而 UART 是無線路由器都有的界面，只藏在裡面的電路板上，baud rate 115 kbit/s 就夠 64 kbit/s 的語音使用。

「$10 ATA」後來也受到 Mesh Potato 影響，但最後資訊是去年三月，之後可能沒有進展，或者作者未公佈，主要缺如何一起在 UART 傳振鈴及 hook 資訊，跟整合測試。其架構如下：

     +---------------+   +--------------------+
     |     Hybrid    |<->|ADC/PWM             |
話機-| DC-DC/ringing |<->|PWM/ADC  ATmega328P |--UART
     | hook detector |-->|PWM                 |
     +---------------+   +--------------------+

ATmega328P 是 AVR 八位元微處理器，也用於 Arduino，可以處理類比訊號，用其 ADC 及 PWM 來轉換類比訊號。作者一系列文章：

• A $10 ATA
• USBtiny 使用 ATtiny，每個 USB bit 中斷一次，相當於 10MHz。Zaptel 只需要 1KHz (1ms)。ATtiny 價格只需要 $1.5，比一般 USB 界面 IC 便宜。
• AT3344: AVR Phone Recorder and Telephony Platform 使用 $5 ATMega microcontroller. As well as recording telephone signals and communicating with a host PC, the AVR also finds time for some real time DSP (DTMF decoding). ATMega 有一些 DSP 功能，例如 2 cycle multiply。
• 有電路圖。FXO 基於 Joe Randolph’s “Low Cost Telephone Line Interface DAA, FXO” application note with some changes of our own to allow monitoring the line even when idle.
• 有 DTMF decoder 範例程式
• http://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=64371
• http://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=64492
• FXS 等效電子模型
• $10 ATA Part 2 (電路圖、原始碼)
• 用一個 PWM 做 -48V DC-DC converter 線路來自已有的 FXS 模組，用 PWM 控制，並用 ADC 偵測電壓
• 用 ADC 偵測電流，用 Gyrator 等效電感
• 用 ADC 跟 PWM 通語音
• $10 ATA Part 3 – Hybrid
• 增加 Hybrid 電路，Gyrator 等效電感改為兩個
• AVR 程式 uart2analog 提供 UART 跟 ADC/PWM 的轉換
• $10 ATA Part 4 – Building a DC-DC converter with a microcontroller
• $10 ATA Part 5 – Ringing a Phone with a DC-DC Converter

Mesh Potato 已經是一個產品了，是一個含有 FXS 界面的戶外型 802.11bg mesh router，相當特別。架構如下：

     +--------+   +--------------------+  +------------+
     |        |<--|SPI                 |<-|GPIOs       |
話機-| Si3210 |   |       CPLD         |  |     AR2317 |
     |        |<->|TDM                 |->|UART Rx     |
     +--------+   +--------------------+  |            |
                  | ATmega8L(16B FIFO) |<-|UART Tx     |
                  +--------------------+  +------------+

AR2317 是 Atheros 的無線 MIPS 4KEc SoC，用於 AIR-300 等無線路由器。Si3210 是 FXS 界面晶片，包括 hybrid、DC-DC converter、振鈴、hook 偵測等，語音走 TDM，控制走 SPI。CPLD 主要是要轉換 UART 跟 TDM，但可能是內部 buffer 不夠，所以加 ATmega8L。

• 產品 MP01，除了可以 PoE (Power over Ethernet) 外，還可以 PoTL (Power over Telephone Line)。[參考]
• 電路圖，CPLD 及 README,
• 8250mp.ko 驅動程式，改自 m8250, 提供雙向各 320 bytes FIFO，及 /dev/8250mp
• mp.ko 驅動程式， 用 GPIO 模擬 SPI 來控制 Si3210，並提供 /dev/mp 以便取得 hook 狀態及通知產生振鈴。
• Asterisk PBX chan_mp.so 通道模組, 並使用 user mode echo cancellation
• 原始碼檔案庫
• http://www.rowetel.com/blog/?p=70
• http://villagetelco.org/blog/

參考

• Silvertel Ag2130 PSTN 界面模組。(RT03106)
• USB FXS