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-- 發布時間：2010-12-1 9:22:15
-- 嵌入式語音通信系統中VxWorks BSP的設計實現
0 引 言
當前普遍使用的DSP語音處理技術只能對語音進行簡單處理，不能適應語音業務的多樣化趨勢。本文介紹利用MPC860和VxWorks實現綜合語音通信平臺，支持多板卡、多路語音實時傳輸，可擴展多路語音共聽功能。利用MPC860的通信和信號處理功能，且Vx-Works具有占用空間小、執行效率高、方便進行個性化定制和較好的兼容性等特點，所以該綜合語音通信平臺在功能、硬件結構、體積、功耗以及靈活性上具有較大優勢。
在設計中盡量采用嵌入式開發中的常用器件，以便稍加改動即可應用于其他設計。可以根據實際需要更改系統中語音通道的數目和擴展多路語音共聽功能等。
1 系統結構及工作原理
1．1 系統組成及特點
整個通信平臺由語音通信處理主板和語音采集回放子板組成。語音通信處理主板包括CPU MPC860、FLASH存儲器、SDRAM存儲器、10／100Mb／s網絡接口、RS 232串口、BDM調試接口、Console接口、供電和復位電路及120pin連接器。通信處理主板的核心MPC860是Motorola公司的一款由MC68360演變而來的通用單片集成嵌入式微處理器，適用于通信和網絡系統。該微處理器內部有兩個處理器：PowerPC和32位RISC處理器。PowerPC核同內存管理單元(MMU)、指令和數據Cache一同處理高層次應用，CPM則負責完成低層數據通信。兩個處理器主要通過共享內存交互。通信處理模塊利用SCC，SMC，SPI和I2C串行通道與外部設備通信，其中SCC和SMC支持時分復用。設計中，SCC工作在QMC協議Trans-parent Mode。通信處理模塊(CPM)新增了數字信號處理(DSP)功能。語音采集回放子板由語音采集電路、語音回放電路、基于FPGA實現的通信控制器和與語音通信處理主板連接的120pin連接器組成。
由于MPC860的數據傳輸速度相比ADC和DAC要快很多，設計相應的邏輯電路控制語音的采集和回放、協調MPC860和數據采集、回放電路之間的通信是保證系統正常工作的關鍵。文中設計了基于Altera公司的CycloneⅡEP2C8芯片實現的通信控制器來解決這一問題。
將通信平臺分為語音通信處理主板和語音采集回放子板分別設計實現，是為了降低系統開發難度和便于系統維護、升級和擴展。例如語音通信處理主板無需改動即可利用已有的連接器、FEC網絡接口和SDRAM存儲器等資源與視頻編解碼芯片、視頻壓縮／解壓縮芯片組成網絡視頻服務器。
1．2 功能結構和工作原理
語音通信處理主板的功能結構如圖1所示。
系統上電后，語音通信處理主板復位電路產生復位信號，MPC860接收到復位信號后，跳轉到0X100處開始執行啟動代碼。按照BSP配置逐步執行CPU初始化、板上其他硬件電路的初始化、操作系統運行所需數據結構的初始化、啟動VxWorks WIND內核、創建UserRoot任務、初始化系統中用到的可選擴展模塊(如I／O系統、文件系統、網絡協議等)、創建任務usrAppInit()，此時語音通信平臺準備就緒，可以執行語音通信任務。采集板的功能結構如圖2所示，語音通信處理主板啟動完畢后，語音采集回放子板可在通信控制器控制下采集和回放語音，并對語音數據進行壓縮編解碼和IP封裝、解封裝處理。
1．3 數據處理流程
MPC860T和ADC AD7825，DAC AD7305之間的通信由通信控制器控制。通信控制器由數據緩沖區(Rx FIFO，Tx FIFO)，基于FSM(有限狀態機)實現的控制邏輯(Rx control，Tx control)和8位串并、并串轉換器，時鐘電路組成。其數據接收過程為：接收控制邏輯(Rx control)控制ADC AD7825將各個通道的語音數字化，并把轉換結果存入接收緩沖區(Rx FIFO)，直至Rx FIFO滿時Rx control開始向MPC860T提供周期性幀同步信號，頻率為32 kHz。MPC860在幀同步信號和時鐘信號的驅動下讀取Rx FIFO中的數據到SCC數據接收緩沖區。Rx FIFO讀空(即讀指針追上了寫指針)后，Rx control停止向MPC860發送幀同步信號終止數據傳輸，同時向MPC860發送中斷信號IRQ3，MPC860響應中斷把數據從接收緩沖區讀到接收ring buffer中等待應用程序處理。其數據發送過程為：MPC860完成IP解封裝、解壓縮后的語音數據將會在檢測到發送緩沖區可用時，輸出到SCC發送緩沖區，通信控制器提供發送幀同步信號驅動數據傳輸到Tx FIFO(發送緩沖區)，待到Tx FIFO滿時停止發送幀同步信號。數據發送完后，CPM會清零，TxBD)中的R位表示MPC860可向SCC發送緩沖區中裝入新的數據，為下次傳輸做準備。
1．4 QMC通信協議
多通道控制器(QUICC Multichannel Controler，QMC)是為了實現時分復用數據傳輸而設計的，它可以把時分復用幀的數據分發到多達64個邏輯通道。該模式下把每一幀的數據劃分成若干個時隙(Timeslots)，每時隙8 b。在時隙分配表中規定每時隙數據從屬于某個通道，每個通道都有一組特定的緩沖區描述符和相應的緩沖區。一個時隙的數據在收發時被放置在特定的緩沖區里，MPC860T就可把分散的數據聚集在一起發送，或把聚集在一起的數據分發到各自專用的緩沖區，而不需要額外的處理來區分各種各樣的數據流。
2 BSP 設計實現
設計中軟件開發主要包括啟動代碼的編寫、操作系統的移植、硬件驅動程序和語音編、解碼和IP封裝、解封裝應用程序。篇幅有限，本文僅介紹BSP移植。BSP即板級支持包，其功能為硬件、軟件初始化、工程影像的下載和設備驅動等。
2．1 BSP的定制
無論是BootRom還是VxWorks都要使用BSP代碼，BSP定制需要根據硬板配置、系統設計需求、軟件功能等實際情況。實際開發過程中，為了縮短產品開發周期，通常以WINDRIVER公司的BSP模板或者第三方公司提供的可供參考的BSP為基礎，根據軟硬件具體配置進行修改，添加新的程序驅動新增硬件和功能。本課題中先把APC860開發板的BSPMPC860TEVB拷貝到installdir：＼Tornado＼target＼collfig＼ppcs860目錄下，主要做下列修改。
2．1．1 config．h文件
根據實際情況，需要修改啟動行，內存地址、容量等配置，修改部分代碼如下：
2．1．2 makefile文件的修改
makefile文件的修改，部分程序如下：
