語(yǔ)音分組處理器在IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中的應用

AudioCodes公司的語(yǔ)音分組處理器AC4830xC-C(簡(jiǎn)稱(chēng)AC483)是一個(gè)單芯片系統。它提供可配置的、低比特率的語(yǔ)音壓縮和傳真／數據中繼功能；可以提供高達四個(gè)獨立的語(yǔ)音、傳真／數據通道；廣泛應用于1P語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)等語(yǔ)音接入設備中。在研制的IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中，AC483通過(guò)PCM接口接收來(lái)自PCM編解碼器數字化的語(yǔ)音輸入，然后把64 kb／s的語(yǔ)音信號壓縮成低比特率的語(yǔ)音分組，通過(guò)HPI接口交給主處理器MPC852T處理；主處理器MPC852T通過(guò)HPI接口把語(yǔ)音分組交給AC483處理，它把語(yǔ)音分組解壓成64 kb／s的PCM碼流，然后通過(guò)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(dòng)程序，是兩個(gè)主要的攻關(guān)點(diǎn)?！?/P>

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(guò)其集成在系統接口單元中的存儲器控制器來(lái)控制外部存儲體，最多可以控制8個(gè)存儲體。這里把。HPI口看作MPC852T的一個(gè)存儲體(bank)，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)HPI口的3個(gè)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(lái)訪(fǎng)問(wèn)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(xiě)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?！?/P>

最后通過(guò)A28～A31四位地址線(xiàn)來(lái)選擇3個(gè)寄存器，并對3個(gè)寄存器的高低字節進(jìn)行讀寫(xiě)控制。HPI口寄存器選擇如表1所列。

訪(fǎng)問(wèn)時(shí)可進(jìn)行如下定義：

#define HPIC_WRlTE_LOW 0x80000000

／*寫(xiě)控制寄存器的低字節*／

#define HPIC_WRITE_HlGH 0x80000001

／*寫(xiě)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(guò)HPI口連接DSP時(shí)，應特別注意時(shí)序匹配問(wèn)題。這里，通過(guò)正確設置MPC852T的寄存器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(shí)序，主要要求以下幾點(diǎn)：

◆@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(shí)間要大于30 ns；

◆@要求HCS的循環(huán)時(shí)間，即一個(gè)HCS的上升沿到下一個(gè)HCS的上升沿，在A(yíng)C483的時(shí)鐘為10 MHz時(shí)，要大于500 ns，100 MHz時(shí)，要大于50 ns?！?/P>

考慮到MPC852T的時(shí)鐘為52 MHz，所以設置MPC852T的CS3延遲半個(gè)周期(約為10 ns)，等待周期設為2個(gè)，即可大于30 ns；而時(shí)序要求的第3條中的500 ns可通過(guò)軟件延時(shí)來(lái)滿(mǎn)足(僅在A(yíng)C483引導時(shí))。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?！?/P>

2  驅動(dòng)程序的實(shí)現

本項目所采用的操作系統是開(kāi)源的嵌入式Linux操作系統。Linux操作系統下的驅動(dòng)程序和其他操作系統下的驅動(dòng)程序有很大區別。它把設備分為字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備。所有設備都看成普通文件，因此可以通過(guò)用操縱普通文件相同的系統調用來(lái)打開(kāi)、關(guān)閉、讀取和寫(xiě)入設備。系統中每個(gè)設備都用一種特殊設備文件來(lái)表示。這里把AC483看作一個(gè)字符設備。

在IAnux中，設備驅動(dòng)程序是一組相關(guān)函數的集合。它包含設備服務(wù)子程序和中斷處理程序，每個(gè)設備服務(wù)子程序只處理一種設備或者緊密相關(guān)的設備。其目的就是從與設備無(wú)關(guān)的軟件中接受抽象的命令并執行。當執行一條請求時(shí)，具體操作是根據控制器驅動(dòng)程序提供的接口，并利用中斷機制去調用中斷服務(wù)子程序配合設備來(lái)完成這個(gè)請求。設備程序利用結構file_operations與文件系統聯(lián)系起來(lái)。

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(dòng)程序主要分為3個(gè)組成部分。

(1)自動(dòng)配置和初始化子程序

先在驅動(dòng)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(gè)地址分配給HPI接口的3個(gè)寄存器。這里把這3個(gè)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(guò)虛擬地址訪(fǎng)問(wèn)物理地址。Linux提供2個(gè)讀寫(xiě)函數unsigned readb(ad—dress)；void writeb(unsigned value，address)來(lái)對3個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。

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(zhù)對AC483進(jìn)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(tài)下一些命令設置、參數設置，使AC483進(jìn)入正常工作狀態(tài)，即產(chǎn)生語(yǔ)音分組和接收來(lái)自主機的語(yǔ)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(gè)信道的參數，共四個(gè)信道*／

:

}
 
以上對AC483的初始化配置可以放在open入口點(diǎn)函數中。

在內核文件下載時(shí)，由于A(yíng)C483還運行在10 MHz，所以此時(shí)對HPI口進(jìn)行兩次讀或寫(xiě)之間要加入延時(shí)來(lái)滿(mǎn)足時(shí)序要求。

writeb(addr，value)；

udelay(1)；／*延時(shí)1 ms*／

writeb(addr，value)；

udelay(1)；／*延時(shí)1 ms*／

(2)服務(wù)于I／o請求的子程序

驅動(dòng)程序的主要任務(wù)是在底層實(shí)現對硬件的讀寫(xiě)，對AC483來(lái)說(shuō)就是要從HPI口讀取和寫(xiě)入語(yǔ)音包。系統進(jìn)行read和write調用時(shí)，調用read和write入口點(diǎn)函數，由用戶(hù)態(tài)進(jìn)入核心態(tài)。由函數transmit_packet()和re—eeive_packet()實(shí)現語(yǔ)音包的寫(xiě)入和讀取。語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)音包數據結構中的packet_size字段，在HPI 口相應的位置寫(xiě)入或讀取packet_size長(cháng)度的字節數。

(3)中斷服務(wù)子程序

使用中斷來(lái)進(jìn)行處理，可以提高程序的實(shí)時(shí)性及運行效率。AC483每一個(gè)幀間隔就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)語(yǔ)音包，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)中斷；MPC852T檢測到中斷后，將會(huì )調用中斷處理函數。在此中斷處理函數中，將會(huì )調用讀語(yǔ)音包函數來(lái)讀取HPI口中語(yǔ)音包，存人內核空間的緩沖區中。使用下面兩個(gè)函數在系統中注冊和注銷(xiāo)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(lái)處理中斷。

在驅動(dòng)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A(yíng)C483_interrup()中斷處理函數中調度AC483_

tasklet：

tasklet_schedule(&AC483_tasklet)；

在A(yíng)C483_tasklet被調度后，它將盡可能快地被執行，在A(yíng)C483_do_tasklet()函數中，相應AC483的中斷，讀取HPI口中的語(yǔ)音包?！?/P>

結語(yǔ)

本文介紹了一種語(yǔ)音分組處理器AC483與MPC852T的接口設計以及基于Linux的驅動(dòng)程序實(shí)現。經(jīng)過(guò)硬件電路的調試和驅動(dòng)程序的測試，此語(yǔ)音分組處理器已應用于我們開(kāi)發(fā)的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中。