1 引言

　　音板(tone),、主叫號碼顯示板,、多頻互控收發(fā)器板、雙音頻接收器板等是程控交換機(jī)重要的公共設(shè)備,。這些設(shè)備在程控交換機(jī)中是一塊塊不同的硬件單板,，這些單板都是以專用集成電路(IC)來實(shí)現(xiàn)其功能的,。但要增加單板業(yè)務(wù)功能或單板所用IC停產(chǎn)時(shí)，單板生產(chǎn)廠家需要重新設(shè)計(jì)硬件電路,。這樣就會增加研發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn),。

　　基于此針對交換機(jī)的特點(diǎn)，以數(shù)字信號處理技術(shù)為核心,，開發(fā)一種基于DSP的數(shù)字多功能板,。該板是一個(gè)DSP硬件單板平臺，可提供多種對外接口,，通過采用不同的DSP算法和微控制器程序,，處理交換機(jī)所需的各種信號，完成各個(gè)單板功能,，這樣便于維護(hù)和升級,，節(jié)約開發(fā)費(fèi)用，縮短開發(fā)周期,。這里以實(shí)現(xiàn)音板的具體過程為例進(jìn)行詳細(xì)闡述,。
 

　　2 數(shù)字多功能板架構(gòu)和工作原理

　　2.1 數(shù)字多功能板的整體架構(gòu)

　　該數(shù)字多功能板的架構(gòu)分為控制單元和功能單元兩大部分，如圖l所示,。

　　微控制器MCU除控制該模塊的DSP外,，對外可提供驅(qū)動后的CPU總線，DSP則提供多通道緩沖串口MCBSP(Muhi Channel Buffer Serial)和主機(jī)并行接口HPI(Host Parallel In-teRFace),，此外還需3.5 V和3.3 V電源輸入接口,。

　　以MCU為核心控制單元，負(fù)責(zé)與處理機(jī)及控制臺PC機(jī)通信,，通過HPI下載DSP代碼到DSP中,，并監(jiān)控DSP運(yùn)行;控制交換網(wǎng)MCV器件，完成動態(tài)時(shí)隙分配和2 Mbit/s與8 Mbit/s之間的轉(zhuǎn)換;同時(shí)可控制MCU擴(kuò)展總線上其他器件的工作,。以DSP為核心功能單元,，處理來自8 M位的TDM音頻碼流，實(shí)現(xiàn)具體功能,。如要實(shí)現(xiàn)音板功能,，則DSP讀取、發(fā)送音信號編碼數(shù)據(jù),，并控制斷續(xù)比,，在各時(shí)隙循環(huán)發(fā)送相應(yīng)音信號;接收用戶自定義音數(shù)據(jù)，寫入Flash,，替代預(yù)置語音,，并控制白定義音的刪除、Flash的全部擦除,，實(shí)現(xiàn)靈活修改,。

　　2.2 數(shù)字多功能板的軟硬件接口

　　數(shù)字多功能板對外提供經(jīng)驅(qū)動的MCU標(biāo)準(zhǔn)總線,、串行通信接口、多通道緩沖串口等,。其中,，串行通信接口作為MCU和DSP程序的下載串口;McBSP位2條8 M位的TDM碼流輸入輸出數(shù)字多功能板的通道。用戶可自行定義,。數(shù)字多功能板MCU軟件與PC機(jī)下載軟件之間的串行通信協(xié)議。電路板設(shè)計(jì)為4層布線,，模塊化形式,。各接口的對外連接采用2.54 mm間距的標(biāo)準(zhǔn)連接器，以提高其互連性,。與PC機(jī)的串口連接使用普通串口線,，從數(shù)字多功能板的9針插座連接至PC機(jī)的COM端口9針插座。

　　2.3 數(shù)字多功能板的工作原理

　　該數(shù)字多功能板的工作原理詳細(xì)分析如下：

　　(1)代碼下載與在線修改MCU通過DSP(TMS320VC5402)的HPI接口與其通信,。DSP程序代碼作為常數(shù)段存儲在單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器或片外數(shù)據(jù)存儲器中,，由單片機(jī)經(jīng)HPI下載到DSP片內(nèi)RAM中執(zhí)行。通過執(zhí)行代碼,，DSP完成音信號發(fā)送(包括語音現(xiàn)場更新)功能,。MCU器件特性和電路設(shè)計(jì)使得單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲器或片外數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容可在線修改，新代碼可由PC機(jī)從COM口下載到單板中,。

　　(2)音信號發(fā)送 音信號原始數(shù)據(jù)預(yù)先存儲在DSP外掛的Flash中,，DSP按一定規(guī)則讀出，由多路緩沖串口McBSP以8M位速率TDM碼流形式輸出,。

　　(3)語音現(xiàn)場更新 用戶把錄好的語音以WAV文件形式輸入PC機(jī)程序,，再將其轉(zhuǎn)換為所需格式，經(jīng)PC機(jī)COM端口把該文件傳給MCU,，再轉(zhuǎn)給DSP,，由DSP最終寫入Flash。要求待更新板處于備用狀態(tài),。2.4 元器件選型

　　為實(shí)現(xiàn)數(shù)字多功能板,，就要選用恰當(dāng)?shù)脑骷纾何⒖刂破?、DSP,、Flash、串行接口等,。 DSP選用TMS320VC5402,，它是目前較為通用的高性價(jià)比16位定點(diǎn)DSP，具有100 MI/s的處理能力;MCU選用SST89C58,，它內(nèi)部具有2個(gè)Flash塊,，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和DSP程序固件在線修改,，其指令兼容于MCS51系列單片機(jī)。便于開發(fā)應(yīng)用;Flash選用16 M位,、32 M位,、64 M位封裝基本兼容的3.3 V的存儲器TE28F160C3。RS-232接口采用單路器件MAX3221E該器件能承受15 kV靜電沖擊,，且在實(shí)際使用中不易損壞,。

　　3 具體實(shí)現(xiàn)及分析

　　該數(shù)字多功能板的音板程序采用C語言編寫的，主要包括：與處理機(jī)通信,，控制交換網(wǎng)絡(luò),，通過 HPI接口下載DSP程序代碼，以及接收DSP檢測到的號碼,，即MCU MCS51的程序和DSP TMS320VC5402的程序,。在DSP編程時(shí)，用到TMS3-20VC5509的數(shù)字信號處理函數(shù)庫DSPLIB,。DSPLIB包括常用的數(shù)字信號處理甬?dāng)?shù),，全部函數(shù)用匯編語言編寫，優(yōu)化程度很高,，并且能被C程序調(diào)用,，極大方便程序編程。圖2是音頻信息處理流程,，命令“1”表示連接時(shí)隙,，根據(jù)命令中的音號(若用于SP30，先做轉(zhuǎn)換)控制交換網(wǎng)絡(luò)器件,，完成出入8 M HW時(shí)隙的交換;命令“4”表示斷開連接時(shí)隙通道：命令“8”表示復(fù)位,，上報(bào)命令8作為回應(yīng)。測試主要是測試接口信號,。即通過示波器或PCM測試儀把每一個(gè)時(shí)隙的音放出來,。通過測試看到該多功能板可提供4路或8路的模擬載波中繼，各種信號音及測試音符合《郵電部電話交換設(shè)備總技術(shù)規(guī)范書》要求,。

　　2.3 數(shù)字多功能板的工作原理

　　該數(shù)字多功能板的工作原理詳細(xì)分析如下：

　　(1)代碼下載與在線修改MCU通過DSP(TMS320VC5402)的HPI接口與其通信,。DSP程序代碼作為常數(shù)段存儲在單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器或片外數(shù)據(jù)存儲器中，由單片機(jī)經(jīng)HPI下載到DSP片內(nèi)RAM中執(zhí)行,。通過執(zhí)行代碼,，DSP完成音信號發(fā)送(包括語音現(xiàn)場更新)功能。MCU器件特性和電路設(shè)計(jì)使得單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲器或片外數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容可在線修改,，新代碼可由PC機(jī)從COM口下載到單板中,。

　　(2)音信號發(fā)送 音信號原始數(shù)據(jù)預(yù)先存儲在DSP外掛的Flash中，DSP按一定規(guī)則讀出,，由多路緩沖串口McBSP以8M位速率TDM碼流形式輸出,。

　　(3)語音現(xiàn)場更新 用戶把錄好的語音以WAV文件形式輸入PC機(jī)程序,，再將其轉(zhuǎn)換為所需格式，經(jīng)PC機(jī)COM端口把該文件傳給MCU,，再轉(zhuǎn)給DSP,，由DSP最終寫入Flash。要求待更新板處于備用狀態(tài),。

　　2.4 元器件選型

　　為實(shí)現(xiàn)數(shù)字多功能板,，就要選用恰當(dāng)?shù)脑骷纾何⒖刂破?、DSP,、Flash、串行接口等,。 DSP選用TMS320VC5402,，它是目前較為通用的高性價(jià)比16位定點(diǎn)DSP,，具有100 MI/s的處理能力;MCU選用SST89C58,，它內(nèi)部具有2個(gè)Flash塊，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和DSP程序固件在線修改,，其指令兼容于MCS51系列單片機(jī),。便于開發(fā)應(yīng)用;Flash選用16 M位、32 M位,、64 M位封裝基本兼容的3.3 V的存儲器TE28F160C3,。RS-232接口采用單路器件MAX3221E該器件能承受15 kV靜電沖擊，且在實(shí)際使用中不易損壞,。

　　3 具體實(shí)現(xiàn)及分析

　　該數(shù)字多功能板的音板程序采用C語言編寫的,，主要包括：與處理機(jī)通信，控制交換網(wǎng)絡(luò),，通過 HPI接口下載DSP程序代碼,，以及接收DSP檢測到的號碼，即MCU MCS51的程序和DSP TMS320VC5402的程序,。在DSP編程時(shí),，用到TMS3-20VC5509的數(shù)字信號處理函數(shù)庫DSPLIB。DSPLIB包括常用的數(shù)字信號處理甬?dāng)?shù),，全部函數(shù)用匯編語言編寫,，優(yōu)化程度很高，并且能被C程序調(diào)用,，極大方便程序編程,。圖2是音頻信息處理流程，命令“1”表示連接時(shí)隙,，根據(jù)命令中的音號(若用于SP30,，先做轉(zhuǎn)換)控制交換網(wǎng)絡(luò)器件,，完成出入8 M HW時(shí)隙的交換;命令“4”表示斷開連接時(shí)隙通道：命令“8”表示復(fù)位，上報(bào)命令8作為回應(yīng),。測試主要是測試接口信號,。即通過示波器或PCM測試儀把每一個(gè)時(shí)隙的音放出來。