無線IPPBX系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　1.5 總線端口適配單元設(shè)計(jì)

　　總線端口適配單元的功能是從硬件上屏蔽I/O總線操作的復(fù)雜性，使主控CPU以一種簡單的I/O讀寫方式即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兩大總線的操控（I2C總線和HPI總線）。該單元的設(shè)計(jì)采用一片CPLD和一塊帶I2C接口的MCU來實(shí)現(xiàn)總線適配功能。CPLD的功能是實(shí)現(xiàn)不同I/O口間邏輯關(guān)系的轉(zhuǎn)換，具體來說就是將主控CPU的I/O讀寫邏輯轉(zhuǎn)換為AC48304C_C的HPI口的讀寫邏輯或MCU I/O口的讀寫邏輯。MCU的作用是進(jìn)一步將CPLD的接口邏輯轉(zhuǎn)化為I2C總線上的通信協(xié)議。CPLD的I/O邏輯功能的設(shè)計(jì)通過為其編寫VHDL語言來實(shí)現(xiàn)，它的等效內(nèi)部邏輯和外圍接口如圖4所示。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2.1 分層架構(gòu)

　　無線IPPBX軟件系統(tǒng)以嵌入式 Linux為操作系統(tǒng)平臺，采用軟件分層的設(shè)計(jì)思想。整個(gè)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)分為三層：設(shè)備驅(qū)動層、通信協(xié)議層和通信事件處理層，如圖5所示。每一層都為上層提供API，圖中虛線表示分層，箭頭表示層與層之間API的調(diào)用關(guān)系。

　　2.2 設(shè)備驅(qū)動層設(shè)計(jì)

　　設(shè)備驅(qū)動層屬于系統(tǒng)軟件的最底層，它根據(jù)所處理的硬件對象的不同又可分為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動和通信設(shè)備驅(qū)動。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動負(fù)責(zé)處理以太網(wǎng)控制器的操控，它控制以太網(wǎng)芯片從以太網(wǎng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。通信設(shè)備驅(qū)動負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各工作單元信息處理的物理實(shí)現(xiàn)，包括AC48304C_C初始化、各語音處理通道的配置、語音壓縮包的存取和DTMF信號處理，以及各控制單元（AM79Q02，GSM模塊）信令發(fā)送、狀態(tài)讀取。通信設(shè)備驅(qū)動通過Linux虛擬文件系統(tǒng)接口向上層提供標(biāo)準(zhǔn)的API，上層可以不管設(shè)備的復(fù)雜性，只要調(diào)用這些API就可以。

　　在上述設(shè)備驅(qū)動功能的設(shè)計(jì)中與GSM工作單元信息交互的實(shí)現(xiàn)方法需要特別注意，這也是實(shí)現(xiàn)設(shè)備無線通信功能的核心所在。與GSM工作單元的信息交互是通過向控制GSM模塊的MCU發(fā)送控制指令實(shí)現(xiàn)的。這些控制指令通過I2C總線傳送。本系統(tǒng)I2C總線是一個(gè)多主機(jī)通信系統(tǒng)，當(dāng)主控CPU（MPC860T）在該總線傳送信息時(shí)，先要偵聽信道是否空閑（該功能由總線適配單元實(shí)現(xiàn)），如果空閑則將待發(fā)送的指令序列分解成一定長度的數(shù)據(jù)包，然后一個(gè)包一個(gè)包地發(fā)送出去（與以太網(wǎng)相似）。

　　鑒于I2C總線的這個(gè)特性，在驅(qū)動層要制定一個(gè)簡單的協(xié)議才可實(shí)現(xiàn)主控CPU與GSM控制單元（MCU）間信令的傳遞。系統(tǒng)采用HDLC幀的方式，即在傳遞信令前先將要發(fā)往GSM控制單元的控制信令打成 HDLC幀的格式，然后再將此幀分解成固定長度的數(shù)據(jù)包發(fā)往I2C總線，控制GSM模塊的MCU接收這些數(shù)據(jù)包并將其還原成HDLC幀，再根據(jù)幀中各字節(jié)的定義將該幀解析成具體的AT指令發(fā)送給GSM模塊。系統(tǒng)HDLC幀結(jié)構(gòu)如表1所示。

　　控制GSM模塊的MCU接收到HDLC幀后先讀取類型字段，根據(jù)該字段判斷載荷內(nèi)容，然后再執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如收到HDLC幀的類型為0x01時(shí)表示撥號操作，后面的載荷就是電話號碼，此時(shí)就執(zhí)行撥號的AT指令。又如收到HDLC幀的類型為0x04則表示發(fā)送短信操作，載荷則為電話號碼和短信內(nèi)容的PDU碼，那么就執(zhí)行發(fā)送短信AT指令。

　　2.3  通信協(xié)議層設(shè)計(jì)

　　通信協(xié)議層主要為上層應(yīng)用程序提供各通信協(xié)議棧。本系統(tǒng)通信協(xié)議層實(shí)際還可細(xì)分為兩層：TCP/IP協(xié)議層和應(yīng)用層協(xié)議（SIP協(xié)議和RTP協(xié)議）。設(shè)計(jì)通信協(xié)議時(shí)，TCP/IP協(xié)議是Linux操作系統(tǒng)自帶的運(yùn)行在內(nèi)核當(dāng)中，SIP協(xié)議和RTP協(xié)議需要從外部移植，運(yùn)行時(shí)以函數(shù)庫的形式存在于用戶空間。不論TCP/IP協(xié)議層還是應(yīng)用層協(xié)議都為其上層提供了標(biāo)準(zhǔn)的API，對于上層程序來說只要調(diào)用這些API就可實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能。

　　2.4 通信事件處理層設(shè)計(jì)

　　通信事件處理層是運(yùn)行在應(yīng)用層為一些具體的通信事件(如用戶的摘掛機(jī)、電話的呼入呼出、呼叫轉(zhuǎn)移等)服務(wù)的程序。具體的設(shè)計(jì)方法是在系統(tǒng)的應(yīng)用層開啟一個(gè)守護(hù)進(jìn)程，并在該進(jìn)程下開辟多個(gè)監(jiān)控線程。每個(gè)監(jiān)控線程負(fù)責(zé)監(jiān)控一類通信事件，如果有通信事件發(fā)生，則監(jiān)控它的線程就調(diào)用相應(yīng)的狀態(tài)機(jī)服務(wù)程序，而狀態(tài)機(jī)服務(wù)程序會調(diào)用具體的協(xié)議棧并驅(qū)動實(shí)現(xiàn)具體的通信過程。