語音分組處理器在IP語音網(wǎng)關中的應用

AudioCodes公司的語音分組處理器AC4830xC-C(簡稱AC483)是一個單芯片系統(tǒng)。它提供可配置的、低比特率的語音壓縮和傳真／數(shù)據(jù)中繼功能；可以提供高達四個獨立的語音、傳真／數(shù)據(jù)通道；廣泛應用于1P語音網(wǎng)關等語音接入設備中。在研制的IP語音網(wǎng)關中，AC483通過PCM接口接收來自PCM編解碼器數(shù)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(qū)動程序，是兩個主要的攻關點?！?/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，通過其集成在系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)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(jié)*／

#define HPIC_WRITE_HlGH 0x80000001

／*寫控制寄存器的高字節(jié)*／

#define HPIC_READ_LOW 0x80000002

／*讀控制寄存器的低字節(jié)*／

#define HPIC_READ_HIGH 0x80000003

／*讀控制寄存器的高字節(jié)*／

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(xù)時間要大于30 ns；

◆@要求HCS的循環(huán)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?！?/P>

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(qū)動程序的實現(xiàn)

本項目所采用的操作系統(tǒng)是開源的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序和其他操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序有很大區(qū)別。它把設備分為字符設備、塊設備和網(wǎng)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(tǒng)調(diào)用來打開、關閉、讀取和寫入設備。系統(tǒng)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(qū)動程序是一組相關函數(shù)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(zhí)行。當執(zhí)行一條請求時，具體操作是根據(jù)控制器驅(qū)動程序提供的接口，并利用中斷機制去調(diào)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(jié)構file_operations與文件系統(tǒng)聯(lián)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(qū)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(qū)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(nèi)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(zhuǎn)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(shù)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(shù)設置，使AC483進入正常工作狀態(tài)，即產(chǎn)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(nèi)核文件下載*／

program_download()；／*程序下載*／

setup_device()；／*初始化AC483的參數(shù)配置*／

setup_channel()；  ／*設置每個信道的參數(shù)，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(shù)中。

在內(nèi)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?qū)懼g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(qū)動程序的主要任務是在底層實現(xiàn)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(tǒng)進行read和write調(diào)用時，調(diào)用read和write入口點函數(shù)，由用戶態(tài)進入核心態(tài)。由函數(shù)transmit_packet()和re—eeive_packet()實現(xiàn)語音包的寫入和讀取。語音包數(shù)據(jù)結(jié)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(shù)據(jù)結(jié)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(jù)語音包數(shù)據(jù)結(jié)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(jié)數(shù)。

(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(chǎn)生一個語音包，就會產(chǎn)生一個中斷；MPC852T檢測到中斷后，將會調(diào)用中斷處理函數(shù)。在此中斷處理函數(shù)中，將會調(diào)用讀語音包函數(shù)來讀取HPI口中語音包，存人內(nèi)核空間的緩沖區(qū)中。使用下面兩個函數(shù)在系統(tǒng)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(shù)，由于它運行在interrupt context，所以有許多限制，它必須盡可能快地執(zhí)行。這里使用tasklet來處理中斷。

在驅(qū)動程序中先聲明AC483_tasklet，并且指定函數(shù)

AC483_do_tasklet()作為tasklet的函數(shù)：

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(shù)中調(diào)度AC483_

tasklet：

tasklet_schedule(&AC483_tasklet)；

在AC483_tasklet被調(diào)度后，它將盡可能快地被執(zhí)行，在AC483_do_tasklet()函數(shù)中，相應AC483的中斷，讀取HPI口中的語音包?！?/P>

結(jié)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(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)。經(jīng)過硬件電路的調(diào)試和驅(qū)動程序的測試，此語音分組處理器已應用于我們開發(fā)的語音網(wǎng)關中。