PCI總線語音卡及WDM驅動程序設計

CTI(Computer Telephone Integration)即計算機電話集成技術已經發(fā)展了30多年。其中電話語音卡是CTI中的典型應用之一，它作為電腦與公用電話網的接口設備，應用領域已經滲透到社會各個部門。同時，在語音卡的開發(fā)中也不斷注入了新的技術，軟件上有語音合成、語音識別等技術，而硬件上最重要的就是DSP技術和PCI總線技術。研制了基于TMS320VC5410 DSP的PCI語音卡，并設計了相應的WDM設備驅動程序，取得了良好的效果。

1 硬件設計

1.1 PCI總線控制芯片PCI2040

PCI總線是一種不依附于某個具體處理器的局部總線，它支持32位或64位的總線寬度，頻率通常是33MHz，目前最快的PCI2.0總線工作頻率是66MHz。工作在33MHz、32位時，理論上最大數據傳輸速率能達到133MB/s。它支持猝發(fā)工作方式，提高了傳輸速度，支持即插即用，PCI部件和驅動程序可以在各種不同的平臺上運行[1]。

實現PCI總線協(xié)議一般有兩種方法，一是用FPGA設計實現，但PCI協(xié)議比較復雜，因此難度較大；二是采用PCI總線控制芯片，如AMCC公司的S5933、PLX公司的PCI9080等通用的PCI接口芯片。TI公司專門推出了針對PCI總線和DSP接口的芯片PCI2040[2]，它不但實現了PCI總線控制的功能，而且提供了和DSP芯片無縫的接口，因而大大簡化了系統(tǒng)設計的復雜度并縮短了開發(fā)時間。

PCI2040內部功能框圖如圖1所示。

PCI2040是一個PCI-DSP橋接器件，它提供了PCI局部總線和TMS320C54X 8位主機接口(HPI)與TMS320C6X 16位主機接口的無縫連接。一片PCI2040最多能同時掛接4片DSP芯片。同時，它還提供了一個串行EEPROM接口，一個通用輸入輸出接口(GPIO)和一個16位通用總線接口(為TI JTAG測試總線控制器提供接口)[2]。PCI2040只能作為PCI目標設備使用，不能作為PCI主設備使用；它只支持單字的讀寫，不能提供DMA操作。PCI2040能夠兼容3.3V和5V信號環(huán)境系統(tǒng)中的3.3V和5V信號可以直接從PCI插槽中獲得。

1.2 語音卡硬件設計

1.2.1 功能簡介及硬件框圖

語音卡是基于TMS320VC5410 DSP和PCI2040而設計的。此卡的主要功能是：(1)通過電話信號音檢測模塊，將對方說話的聲音經A/D轉換后，交給DSP進行壓縮處理，采用G.729編碼算法壓縮后速率可達到8kbps，然后將壓縮后的碼流通過PCI2040經PCI總線存放在計算機硬盤上，從而實現錄音功能。(2)將存在硬盤上的壓縮碼流(以文件形式存在)，通過PCI2040經PCI總線傳送到DSP的內部緩沖區(qū)中，進行解壓縮處理(G.729解碼算法)，并將解碼后的數據通過D/A轉換回放出來。

語音卡硬件框圖如圖2所示。

電話信號音檢測部分主要實現振鈴檢測、摘掛機及話音傳輸功能。系統(tǒng)的核心是DSP，它完成各種復雜算法的處理，包括G.729編解碼算法、回聲消除算法、話音檢測及軟件摘掛機算法等。TMS320VC5410是TI 54X系列中一款高性能的DSP，它的處理功能達到100MIPS，因此能滿足算法復雜度的要求。它的最大特點是片內集成了64K×16bit的RAM和16K×16bit的ROM[3]因而不需要外加SRAM或SDRAM就可以滿足系統(tǒng)設計的要求。TMS320VC5410內置了3個多通道緩沖串行口(McBSP)、6個DMA通道和一個8位增強型HPI口，可以方便地和外部進行數據交換。在語音卡的設計中，采用PCI2040來完成DSP與主機交換數據的任務。