语音分组处理器在IP语音网关中的应用

AudioCodes公司的语音分组处理器AC4830xC-C(简称AC483)是一个单芯片系统。它提供可配置的、低比特率的语音压缩和传真／数据中继功能；可以提供高达四个独立的语音、传真／数据通道；广泛应用于1P语音网关等语音接入设备中。在研制的IP语音网关中，AC483通过PCM接口接收来自PCM编解码器数字化的语音输入，然后把64 kb／s的语音信号压缩成低比特率的语音分组，通过HPI接口交给主处理器MPC852T处理；主处理器MPC852T通过HPI接口把语音分组交给AC483处理，它把语音分组解压成64 kb／s的PCM码流，然后通过PCM接口送给PCM编解码器，如图1所示。


在此项目中，MPC852T嵌入式处理器与AC483HPI接口设计以及驱动程序，是两个主要的攻关点。　

1 MPC852T与AC483的HPl接口设计  

MPC852T处理器是MPC866系列的一款低成本的通信处理器，其工作在52 MHz，通过其集成在系统接口单元中的存储器控制器来控制外部存储体，最多可以控制8个存储体。这里把。HPI口看作MPC852T的一个存储体(bank)，通过访问HPI口的3个16位寄存器(地址寄存器HPIA、数据寄存器HPII)和控制寄存器HPIC)，来访问AC483HPI接口的2K字的RAM空间。如图2所示，选择CS3作为HPl口的片选信号，OE和WE0分别为读写使能控制信号。由于HPI口为8位数据宽度，所以选择D0～D7。这里应该注意，MPC852T处理器为PowerPC架构，为BIG ENDIAN模式，最高有效位和最低有效位应该倒置。　



最后通过A28～A31四位地址线来选择3个寄存器，并对3个寄存器的高低字节进行读写控制。HPI口寄存器选择如表1所列。



访问时可进行如下定义：

#define HPIC_WRlTE_LOW 0x80000000

／*写控制寄存器的低字节*／

#define HPIC_WRITE_HlGH 0x80000001

／*写控制寄存器的高字节*／

#define HPIC_READ_LOW 0x80000002

／*读控制寄存器的低字节*／

#define HPIC_READ_HIGH 0x80000003

／*读控制寄存器的高字节*／

在CPU通过HPI口连接DSP时，应特别注意时序匹配问题。这里，通过正确设置MPC852T的寄存器来解决这个问题。选用MPC852T的GPCM方式控制HPI口寄存器，所以只要设置好相应的基本寄存器BR和选择寄存器OR就可以了。图3所示的时序，主要要求以下几点：

◆@要求HRS、HI／LO有效要在HCS下降沿前最少10 ns；

◆@要求HCS为低的持续时间要大于30 ns；

◆@要求HCS的循环时间，即一个HCS的上升沿到下一个HCS的上升沿，在AC483的时钟为10 MHz时，要大于500 ns，100 MHz时，要大于50 ns。　


考虑到MPC852T的时钟为52 MHz，所以设置MPC852T的CS3延迟半个周期(约为10 ns)，等待周期设为2个，即可大于30 ns；而时序要求的第3条中的500 ns可通过软件延时来满足(仅在AC483引导时)。最后可以设置MPC852T的存储器控制寄存器：基本寄存器BR3=0x80000401；选择寄存器OR3=0xffffof24。　

2 驱动程序的实现  

本项目所采用的操作系统是开源的嵌入式Linux操作系统。Linux操作系统下的驱动程序和其他操作系统下的驱动程序有很大区别。它把设备分为字符设备、块设备和网络设备。所有设备都看成普通文件，因此可以通过用操纵普通文件相同的系统调用来打开、关闭、读取和写入设备。系统中每个设备都用一种特殊设备文件来表示。这里把AC483看作一个字符设备。

在IAnux中，设备驱动程序是一组相关函数的集合。它包含设备服务子程序和中断处理程序，每个设备服务子程序只处理一种设备或者紧密相关的设备。其目的就是从与设备无关的软件中接受抽象的命令并执行。当执行一条请求时，具体操作是根据控制器驱动程序提供的接口，并利用中断机制去调用中断服务子程序配合设备来完成这个请求。设备程序利用结构file_operations与文件系统联系起来。

struct file_operations AC483_fops={

owner；THIS_MODULE，

read：AC483_read，

write：AC483_write，

ioctl：AC483_ioetl，

open：AC483_open．

release：AC483_release，

}；

设备驱动程序主要分为3个组成部分。

(1)自动配置和初始化子程序

先在驱动程序HPI_config()中配置HPI接口，配置MPC852T的初始化寄存器与选择寄存器，把0x80000000到0x8000000f的16个地址分配给HPI接口的3个寄存器。这里把这3个寄存器映射为I／O内存，由于Linux使用MPC852T的MMU单元，MMU控制物理地址到虚拟地址的转换，所有对I／O存储器物理地址的操作都必须先在MMU中注册，并返回虚拟地址，通过虚拟地址访问物理地址。Linux提供2个读写函数unsigned readb(ad—dress)；void writeb(unsigned value，address)来对3个寄存器进行读写访问。

hpi_eonfig(){

／*init br3 8Lor3 HPI*／

memctrl_p一＞meme_br3=0x80000401；

memctrl_p一＞meme_or3=Oxffffof24；

：

／*映射为I／O内存*／

v_addr=ioremap(AC483_REG_BASE，AC483_REG_LEN)；

request_mem_region(AC483_REG_BASE．AC483．”AC483”)；

：

接着对AC483进行初始化配置。AC483的操作模式顺序为内核文件下载模式、程序下载模式、初始化模式以及运行模式，如图4所示。


对AC483初始化，就是要完成内核下载、程序下载，以及初始化模式和空闲状态下一些命令设置、参数设置，使AC483进入正常工作状态，即产生语音分组和接收来自主机的语音分组。这里由AC483_init()完成这些功能。

AC483_init(){

kernel_download()；／*内核文件下载*／

program_download()；／*程序下载*／

setup_device()；／*初始化AC483的参数配置*／

setup_channel()； ／*设置每个信道的参数，共四个信道*／

:

}

以上对AC483的初始化配置可以放在open入口点函数中。

在内核文件下载时，由于AC483还运行在10 MHz，所以此时对HPI口进行两次读或写之间要加入延时来满足时序要求。

writeb(addr，value)；

udelay(1)；／*延时1 ms*／

writeb(addr，value)；

udelay(1)；／*延时1 ms*／

(2)服务于I／o请求的子程序

驱动程序的主要任务是在底层实现对硬件的读写，对AC483来说就是要从HPI口读取和写入语音包。系统进行read和write调用时，调用read和write入口点函数，由用户态进入核心态。由函数transmit_packet()和re—eeive_packet()实现语音包的写入和读取。语音包数据结构的定义：

typedef struct{

packet_head_t packet_head,／*包头*／

char payload[MAX_SIZE];／*载荷*／

}packet_t；

语音包头数据结构的定义：

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()是根据语音包数据结构中的packet_size字段，在HPI 口相应的位置写入或读取packet_size长度的字节数。

(3)中断服务子程序

使用中断来进行处理，可以提高程序的实时性及运行效率。AC483每一个帧间隔就会产生一个语音包，就会产生一个中断；MPC852T检测到中断后，将会调用中断处理函数。在此中断处理函数中，将会调用读语音包函数来读取HPI口中语音包，存人内核空间的缓冲区中。使用下面两个函数在系统中注册和注销中断：

ret="request"_8xxirq(dev一＞irq，AC483_interrupt，0*

“AC483”，dev)；／*申请中断*／

free_irq(dev irq，dev)；／*释放中断*／

对于中断处理函数，由于它运行在interrupt context，所以有许多限制，它必须尽可能快地执行。这里使用tasklet来处理中断。

在驱动程序中先声明AC483_tasklet，并且指定函数

AC483_do_tasklet()作为tasklet的函数：

void AC483_do_tasklet(unsigned long)；

DECLARE_TASKLET(AC483_tasklet，AC483_do_tasklet．0)；

然后在AC483_interrup()中断处理函数中调度AC483_

tasklet：

tasklet_schedule(&AC483_tasklet)；

在AC483_tasklet被调度后，它将尽可能快地被执行，在AC483_do_tasklet()函数中，相应AC483的中断，读取HPI口中的语音包。