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AudioCodes公司的語音分組處理器AC4830xC-C(簡稱AC483)是一個單芯片系統。它提供可配置的、低比特率的語音壓縮和傳真／數據中繼功能；可以提供高達四個獨立的語音、傳真／數據通道；廣泛應用于1P語音網關等語音接入設備中。在研制的IP語音網關中，AC483通過PCM接口接收來自PCM編解碼器數字化的語音輸入，然后把64 kb／s的語音信號壓縮成低比特率的語音分組，通過HPI接口交給主處理器MPC852T處理；主處理器MPC852T通過HPI接口把語音分組交給AC483處理，它把語音分組解壓成64 kb／s的PCM碼流，然后通過PCM接口送給PCM編解碼器，如圖1所示。 在此項目中，MPC852T嵌入式處理器與AC483HPI接口設計以及驅動程序，是兩個主要的攻關點。 1 MPC852T與AC483的HPl接口設計 MPC852T處理器是MPC866系列的一款低成本的通信處理器，其工作在52 MHz，通過其集成在系統接口單元中的存儲器控制器來控制外部存儲體，最多可以控制8個存儲體。這里把。HPI口看作MPC852T的一個存儲體(bank)，通過訪問HPI口的3個16位寄存器(地址寄存器HPIA、數據寄存器HPII)和控制寄存器HPIC)，來訪問AC483HPI接口的2K字的RAM空間。如圖2所示，選擇CS3作為HPl口的片選信號，OE和WE0分別為讀寫使能控制信號。由于HPI口為8位數據寬度，所以選擇D0～D7。這里應該注意，MPC852T處理器為PowerPC架構，為BIG ENDIAN模式，最高有效位和最低有效位應該倒置。 最后通過A28～A31四位地址線來選擇3個寄存器，并對3個寄存器的高低字節進行讀寫控制。HPI口寄存器選擇如表1所列。 訪問時可進行如下定義： #define HPIC_WRlTE_LOW 0x80000000 ／*寫控制寄存器的低字節*／ #define HPIC_WRITE_HlGH 0x80000001 ／*寫控制寄存器的高字節*／ #define HPIC_READ_LOW 0x80000002 ／*讀控制寄存器的低字節*／ #define HPIC_READ_HIGH 0x80000003 ／*讀控制寄存器的高字節*／ 在CPU通過HPI口連接DSP時，應特別注意時序匹配問題。這里，通過正確設置MPC852T的寄存器來解決這個問題。選用MPC852T的GPCM方式控制HPI口寄存器，所以只要設置好相應的基本寄存器BR和選擇寄存器OR就可以了。圖3所示的時序，主要要求以下幾點： ◆@要求HRS、HI／LO有效要在HCS下降沿前最少10 ns； ◆@要求HCS為低的持續時間要大于30 ns； ◆@要求HCS的循環時間，即一個HCS的上升沿到下一個HCS的上升沿，在AC483的時鐘為10 MHz時，要大于500 ns，100 MHz時，要大于50 ns。 考慮到MPC852T的時鐘為52 MHz，所以設置MPC852T的CS3延遲半個周期(約為10 ns)，等待周期設為2個，即可大于30 ns；而時序要求的第3條中的500 ns可通過軟件延時來滿足(僅在AC483引導時)。最后可以設置MPC852T的存儲器控制寄存器：基本寄存器BR3=0x80000401；選擇寄存器OR3=0xffffof24。 2 驅動程序的實現 本項目所采用的操作系統是開源的嵌入式Linux操作系統。Linux操作系統下的驅動程序和其他操作系統下的驅動程序有很大區別。它把設備分為字符設備、塊設備和網絡設備。所有設備都看成普通文件，因此可以通過用操縱普通文件相同的系統調用來打開、關閉、讀取和寫入設備。系統中每個設備都用一種特殊設備文件來表示。這里把AC483看作一個字符設備。 在IAnux中，設備驅動程序是一組相關函數的集合。它包含設備服務子程序和中斷處理程序，每個設備服務子程序只處理一種設備或者緊密相關的設備。其目的就是從與設備無關的軟件中接受抽象的命令并執行。當執行一條請求時，具體操作是根據控制器驅動程序提供的接口，并利用中斷機制去調用中斷服務子程序配合設備來完成這個請求。設備程序利用結構file_operations與文件系統聯系起來。 struct file_operations AC483_fops={ owner；THIS_MODULE， read：AC483_read， write：AC483_write， ioctl：AC483_ioetl， open：AC483_open． release：AC483_release， }； 設備驅動程序主要分為3個組成部分。 (1)自動配置和初始化子程序 先在驅動程序HPI_config()中配置HPI接口，配置MPC852T的初始化寄存器與選擇寄存器，把0x80000000到0x8000000f的16個地址分配給HPI接口的3個寄存器。這里把這3個寄存器映射為I／O內存，由于Linux使用MPC852T的MMU單元，MMU控制物理地址到虛擬地址的轉換，所有對I／O存儲器物理地址的操作都必須先在MMU中注冊，并返回虛擬地址，通過虛擬地址訪問物理地址。Linux提供2個讀寫函數unsigned readb(ad—dress)；void writeb(unsigned value，address)來對3個寄存器進行讀寫訪問。 hpi_eonfig(){ ／*init br3 8Lor3 HPI*／ memctrl_p一＞meme_br3=0x80000401； memctrl_p一＞meme_or3=Oxffffof24； ： ／*映射為I／O內存*／ v_addr=ioremap(AC483_REG_BASE，AC483_REG_LEN)； request_mem_region(AC483_REG_BASE．AC483．”AC483”)； ： 接著對AC483進行初始化配置。AC483的操作模式順序為內核文件下載模式、程序下載模式、初始化模式以及運行模式，如圖4所示。 對AC483初始化，就是要完成內核下載、程序下載，以及初始化模式和空閑狀態下一些命令設置、參數設置，使AC483進入正常工作狀態，即產生語音分組和接收來自主機的語音分組。這里由AC483_init()完成這些功能。 AC483_init(){ kernel_download()；／*內核文件下載*／ program_download()；／*程序下載*／ setup_device()；／*初始化AC483的參數配置*／ setup_channel()； ／*設置每個信道的參數，共四個信道*／ : } 以上對AC483的初始化配置可以放在open入口點函數中。 在內核文件下載時，由于AC483還運行在10 MHz，所以此時對HPI口進行兩次讀或寫之間要加入延時來滿足時序要求。 writeb(addr，value)； udelay(1)；／*延時1 ms*／ writeb(addr，value)； udelay(1)；／*延時1 ms*／ (2)服務于I／o請求的子程序 驅動程序的主要任務是在底層實現對硬件的讀寫，對AC483來說就是要從HPI口讀取和寫入語音包。系統進行read和write調用時，調用read和write入口點函數，由用戶態進入核心態。由函數transmit_packet()和re—eeive_packet()實現語音包的寫入和讀取。語音包數據結構的定義： typedef struct{ packet_head_t packet_head,／*包頭*／ char payload[MAX_SIZE];／*載荷*／ }packet_t； 語音包頭數據結構的定義： typedef struct{ shortconstAA：8； short const_0_0_13：3 ; short channel_id：5； ／*Word#1*／ short pay_load_size：8； short packet_size：8； ／*Word#2*／ ／*Word#7*／ }packet_head_t； transmit_packet()和receive_packet()是根據語音包數據結構中的packet_size字段，在HPI 口相應的位置寫入或讀取packet_size長度的字節數。 (3)中斷服務子程序 使用中斷來進行處理，可以提高程序的實時性及運行效率。AC483每一個幀間隔就會產生一個語音包，就會產生一個中斷；MPC852T檢測到中斷后，將會調用中斷處理函數。在此中斷處理函數中，將會調用讀語音包函數來讀取HPI口中語音包，存人內核空間的緩沖區中。使用下面兩個函數在系統中注冊和注銷中斷： ret="request"_8xxirq(dev一＞irq，AC483_interrupt，0* “AC483”，dev)；／*申請中斷*／ free_irq(dev irq，dev)；／*釋放中斷*／ 對于中斷處理函數，由于它運行在interrupt context，所以有許多限制，它必須盡可能快地執行。這里使用tasklet來處理中斷。 在驅動程序中先聲明AC483_tasklet，并且指定函數 AC483_do_tasklet()作為tasklet的函數： void AC483_do_tasklet(unsigned long)； DECLARE_TASKLET(AC483_tasklet，AC483_do_tasklet．0)； 然后在AC483_interrup()中斷處理函數中調度AC483_ tasklet： tasklet_schedule(&AC483_tasklet)； 在AC483_tasklet被調度后，它將盡可能快地被執行，在AC483_do_tasklet()函數中，相應AC483的中斷，讀取HPI口中的語音包。 結語 本文介紹了一種語音分組處理器AC483與MPC852T的接口設計以及基于Linux的驅動程序實現。經過硬件電路的調試和驅動程序的測試，此語音分組處理器已應用于我們開發的語音網關中。 |
