DSP数字多功能板的工作原理与实现

 

　　1 引言

　　音板(tone)、主叫号码显示板、多频互控收发器板、双音频接收器板等是程控交换机重要的公共设备。这些设备在程控交换机中是一块块不同的硬件单板，这些单板都是以专用集成电路(IC)来实现其功能的。但要增加单板业务功能或单板所用IC停产时，单板生产厂家需要重新设计硬件电路。这样就会增加研发成本和风险。

　　基于此针对交换机的特点，以数字信号处理技术为核心，开发一种基于DSP的数字多功能板。该板是一个DSP硬件单板平台，可提供多种对外接口，通过采用不同的DSP算法和微控制器程序，处理交换机所需的各种信号，完成各个单板功能，这样便于维护和升级，节约开发费用，缩短开发周期。这里以实现音板的具体过程为例进行详细阐述。

　　2 数字多功能板架构和工作原理

　　2.1 数字多功能板的整体架构

　　该数字多功能板的架构分为控制单元和功能单元两大部分，如图l所示。

　　

 

　　微控制器MCU除控制该模块的DSP外，对外可提供驱动后的CPU总线，DSP则提供多通道缓冲串口MCBSP(Muhi Channel Buffer Serial)和主机并行接口HPI(Host Parallel In-teRFace)，此外还需3.5 V和3.3 V电源输入接口。

　　以MCU为核心控制单元，负责与处理机及控制台PC机通信，通过HPI下载DSP代码到DSP中，并监控DSP运行;控制交换网MCV器件，完成动态时隙分配和2 Mbit/s与8 Mbit/s之间的转换;同时可控制MCU扩展总线上其他器件的工作。以DSP为核心功能单元，处理来自8 M位的TDM音频码流，实现具体功能。如要实现音板功能，则DSP读取、发送音信号编码数据，并控制断续比，在各时隙循环发送相应音信号;接收用户自定义音数据，写入Flash，替代预置语音，并控制白定义音的删除、Flash的全部擦除，实现灵活修改。

　　2.2 数字多功能板的软硬件接口

　　数字多功能板对外提供经驱动的MCU标准总线、串行通信接口、多通道缓冲串口等。其中，串行通信接口作为MCU和DSP程序的下载串口;McBSP位2条8 M位的TDM码流输入输出数字多功能板的通道。用户可自行定义。数字多功能板MCU软件与PC机下载软件之间的串行通信协议。电路板设计为4层布线，模块化形式。各接口的对外连接采用2.54 mm间距的标准连接器，以提高其互连性。与PC机的串口连接使用普通串口线，从数字多功能板的9针插座连接至PC机的COM端口9针插座。

　　2.3 数字多功能板的工作原理

　　该数字多功能板的工作原理详细分析如下：

　　(1)代码下载与在线修改MCU通过DSP(TMS320VC5402)的HPI接口与其通信。DSP程序代码作为常数段存储在单片机片内程序存储器或片外数据存储器中，由单片机经HPI下载到DSP片内RAM中执行。通过执行代码，DSP完成音信号发送(包括语音现场更新)功能。MCU器件特性和电路设计使得单片机的片内程序存储器或片外数据存储器内容可在线修改，新代码可由PC机从COM口下载到单板中。

　　(2)音信号发送 音信号原始数据预先存储在DSP外挂的Flash中，DSP按一定规则读出，由多路缓冲串口McBSP以8M位速率TDM码流形式输出。

　　(3)语音现场更新 用户把录好的语音以WAV文件形式输入PC机程序，再将其转换为所需格式，经PC机COM端口把该文件传给MCU，再转给DSP，由DSP最终写入Flash。要求待更新板处于备用状态。