語(yǔ)音分組處理器在IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用

摘  要：在IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中，語(yǔ)音分組處理器負(fù)責(zé)把PCM碼流轉(zhuǎn)化成分組的語(yǔ)音數(shù)據(jù)包。本文介紹AudioCodes公司的語(yǔ)音分組處理囂AC4830xC－C與MPC852T的接口設(shè)計(jì)，以及基于嵌入式Linux的驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：AC4830xC－C  MPC852T  HPI  語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)

引  言

AudioCodes公司的語(yǔ)音分組處理器AC4830xC-C(簡(jiǎn)稱AC483)是一個(gè)單芯片系統(tǒng)。它提供可配置的、低比特率的語(yǔ)音壓縮和傳真／數(shù)據(jù)中繼功能；可以提供高達(dá)四個(gè)獨(dú)立的語(yǔ)音、傳真／數(shù)據(jù)通道；廣泛應(yīng)用于1P語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)等語(yǔ)音接入設(shè)備中。在研制的IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中，AC483通過(guò)PCM接口接收來(lái)自PCM編解碼器數(shù)字化的語(yǔ)音輸入，然后把64 kb／s的語(yǔ)音信號(hào)壓縮成低比特率的語(yǔ)音分組，通過(guò)HPI接口交給主處理器MPC852T處理；主處理器MPC852T通過(guò)HPI接口把語(yǔ)音分組交給AC483處理，它把語(yǔ)音分組解壓成64 kb／s的PCM碼流，然后通過(guò)PCM接口送給PCM編解碼器，如圖1所示。

在此項(xiàng)目中，MPC852T嵌入式處理器與AC483HPI接口設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)程序，是兩個(gè)主要的攻關(guān)點(diǎn)。

1  MPC852T與AC483的HPl接口設(shè)計(jì)

MPC852T處理器是MPC866系列的一款低成本的通信處理器，其工作在52 MHz，通過(guò)其集成在系統(tǒng)接口單元中的存儲(chǔ)器控制器來(lái)控制外部存儲(chǔ)體，最多可以控制8個(gè)存儲(chǔ)體。這里把。HPI口看作MPC852T的一個(gè)存儲(chǔ)體(bank)，通過(guò)訪問HPI口的3個(gè)16位寄存器(地址寄存器HPIA、數(shù)據(jù)寄存器HPII)和控制寄存器HPIC)，來(lái)訪問AC483HPI接口的2K字的RAM空間。如圖2所示，選擇CS3作為HPl口的片選信號(hào)，OE和WE0分別為讀寫使能控制信號(hào)。由于HPI口為8位數(shù)據(jù)寬度，所以選擇D0～D7。這里應(yīng)該注意，MPC852T處理器為PowerPC架構(gòu)，為BIG ENDIAN模式，最高有效位和最低有效位應(yīng)該倒置。

最后通過(guò)A28～A31四位地址線來(lái)選擇3個(gè)寄存器，并對(duì)3個(gè)寄存器的高低字節(jié)進(jìn)行讀寫控制。HPI口寄存器選擇如表1所列。

訪問時(shí)可進(jìn)行如下定義：

#define HPIC_WRlTE_LOW 0x80000000

    ／*寫控制寄存器的低字節(jié)*／

#define HPIC_WRITE_HlGH 0x80000001

    ／*寫控制寄存器的高字節(jié)*／

#define HPIC_READ_LOW 0x80000002

    ／*讀控制寄存器的低字節(jié)*／

#define HPIC_READ_HIGH 0x80000003

    ／*讀控制寄存器的高字節(jié)*／

    在CPU通過(guò)HPI口連接DSP時(shí)，應(yīng)特別注意時(shí)序匹配問題。這里，通過(guò)正確設(shè)置MPC852T的寄存器來(lái)解決這個(gè)問題。選用MPC852T的GPCM方式控制HPI口寄存器，所以只要設(shè)置好相應(yīng)的基本寄存器BR和選擇寄存器OR就可以了。圖3所示的時(shí)序，主要要求以下幾點(diǎn)：

◆@要求HRS、HI／LO有效要在HCS下降沿前最少10 ns；

◆@要求HCS為低的持續(xù)時(shí)間要大于30 ns；

◆@要求HCS的循環(huán)時(shí)間，即一個(gè)HCS的上升沿到下一個(gè)HCS的上升沿，在AC483的時(shí)鐘為10 MHz時(shí)，要大于500 ns，100 MHz時(shí)，要大于50 ns。

考慮到MPC852T的時(shí)鐘為52 MHz，所以設(shè)置MPC852T的CS3延遲半個(gè)周期(約為10 ns)，等待周期設(shè)為2個(gè)，即可大于30 ns；而時(shí)序要求的第3條中的500 ns可通過(guò)軟件延時(shí)來(lái)滿足(僅在AC483引導(dǎo)時(shí))。最后可以設(shè)置MPC852T的存儲(chǔ)器控制寄存器：基本寄存器BR3=0x80000401；選擇寄存器OR3=0xffffof24。

2  驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)

本項(xiàng)目所采用的操作系統(tǒng)是開源的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序和其他操作系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序有很大區(qū)別。它把設(shè)備分為字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。所有設(shè)備都看成普通文件，因此可以通過(guò)用操縱普通文件相同的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)打開、關(guān)閉、讀取和寫入設(shè)備。系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備都用一種特殊設(shè)備文件來(lái)表示。這里把AC483看作一個(gè)字符設(shè)備。

    在IAnux中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一組相關(guān)函數(shù)的集合。它包含設(shè)備服務(wù)子程序和中斷處理程序，每個(gè)設(shè)備服務(wù)子程序只處理一種設(shè)備或者緊密相關(guān)的設(shè)備。其目的就是從與設(shè)備無(wú)關(guān)的軟件中接受抽象的命令并執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行一條請(qǐng)求時(shí)，具體操作是根據(jù)控制器驅(qū)動(dòng)程序提供的接口，并利用中斷機(jī)制去調(diào)用中斷服務(wù)子程序配合設(shè)備來(lái)完成這個(gè)請(qǐng)求。設(shè)備程序利用結(jié)構(gòu)file_operations與文件系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。

struct file_operations AC483_fops={

    owner；THIS_MODULE，

    read：AC483_read，

    write：AC483_write，

    ioctl：AC483_ioetl，

    open：AC483_open．

    release：AC483_release，

}；

    設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要分為3個(gè)組成部分。

(1)自動(dòng)配置和初始化子程序

先在驅(qū)動(dòng)程序hpi_config()中配置HPI接口，配置MPC852T的初始化寄存器與選擇寄存器，把0x80000000到0x8000000f的16個(gè)地址分配給HPI接口的3個(gè)寄存器。這里把這3個(gè)寄存器映射為I／O內(nèi)存，由于Linux使用MPC852T的MMU單元，MMU控制物理地址到虛擬地址的轉(zhuǎn)換，所有對(duì)I／O存儲(chǔ)器物理地址的操作都必須先在MMU中注冊(cè)，并返回虛擬地址，通過(guò)虛擬地址訪問物理地址。Linux提供2個(gè)讀寫函數(shù)unsigned readb(ad—dress)；void writeb(unsigned value，address)來(lái)對(duì)3個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫訪問。

hpi_eonfig(){

／*init br3 8Lor3 HPI*／

memctrl_p一>meme_br3=0x80000401；

memctrl_p一>meme_or3=Oxffffof24；

    ：

／*映射為I／O內(nèi)存*／

v_addr=ioremap(AC483_REG_BASE，AC483_REG_LEN)；

request_mem_region(AC483_REG_BASE．AC483．”AC483”)；

    ：

接著對(duì)AC483進(jìn)行初始化配置。AC483的操作模式順序?yàn)閮?nèi)核文件下載模式、程序下載模式、初始化模式以及運(yùn)行模式，如圖4所示。

對(duì)AC483初始化，就是要完成內(nèi)核下載、程序下載，以及初始化模式和空閑狀態(tài)下一些命令設(shè)置、參數(shù)設(shè)置，使AC483進(jìn)入正常工作狀態(tài)，即產(chǎn)生語(yǔ)音分組和接收來(lái)自主機(jī)的語(yǔ)音分組。這里由AC483_init()完成這些功能。

AC483_init(){

kernel_download()；    ／*內(nèi)核文件下載*／

program_download()；    ／*程序下載*／

setup_device()；    ／*初始化AC483的參數(shù)配置*／

setup_channel()；  ／*設(shè)置每個(gè)信道的參數(shù)，共四個(gè)信道*／

:

}

    以上對(duì)AC483的初始化配置可以放在open入口點(diǎn)函數(shù)中。

在內(nèi)核文件下載時(shí)，由于AC483還運(yùn)行在10 MHz，所以此時(shí)對(duì)HPI口進(jìn)行兩次讀或?qū)懼g要加入延時(shí)來(lái)滿足時(shí)序要求。

writeb(addr，value)；

udelay(1)；／*延時(shí)1 ms*／

writeb(addr，value)；

udelay(1)；／*延時(shí)1 ms*／

(2)服務(wù)于I／o請(qǐng)求的子程序

驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)是在底層實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的讀寫，對(duì)AC483來(lái)說(shuō)就是要從HPI口讀取和寫入語(yǔ)音包。系統(tǒng)進(jìn)行read和write調(diào)用時(shí)，調(diào)用read和write入口點(diǎn)函數(shù)，由用戶態(tài)進(jìn)入核心態(tài)。由函數(shù)transmit_packet()和re—eeive_packet()實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音包的寫入和讀取。語(yǔ)音包數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義：

typedef struct{

packet_head_t packet_head,／*包頭*／

char payload[MAX_SIZE];／*載荷*／

}packet_t；

語(yǔ)音包頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義：

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()是根據(jù)語(yǔ)音包數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的packet_size字段，在HPI 口相應(yīng)的位置寫入或讀取packet_size長(zhǎng)度的字節(jié)數(shù)。

(3)中斷服務(wù)子程序

使用中斷來(lái)進(jìn)行處理，可以提高程序的實(shí)時(shí)性及運(yùn)行效率。AC483每一個(gè)幀間隔就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)語(yǔ)音包，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷；MPC852T檢測(cè)到中斷后，將會(huì)調(diào)用中斷處理函數(shù)。在此中斷處理函數(shù)中，將會(huì)調(diào)用讀語(yǔ)音包函數(shù)來(lái)讀取HPI口中語(yǔ)音包，存人內(nèi)核空間的緩沖區(qū)中。使用下面兩個(gè)函數(shù)在系統(tǒng)中注冊(cè)和注銷中斷：

ret=request_8xxirq(dev一>irq，AC483_interrupt，0*

“AC483”，dev)；    ／*申請(qǐng)中斷*／

  free_irq(dev irq，dev)；／*釋放中斷*／

    對(duì)于中斷處理函數(shù)，由于它運(yùn)行在interrupt context，所以有許多限制，它必須盡可能快地執(zhí)行。這里使用tasklet來(lái)處理中斷。

在驅(qū)動(dòng)程序中先聲明AC483_tasklet，并且指定函數(shù)

AC483_do_tasklet()作為tasklet的函數(shù)：

void AC483_do_tasklet(unsigned long)；

DECLARE_TASKLET(AC483_tasklet，AC483_do_tasklet．0)；

然后在AC483_interrup()中斷處理函數(shù)中調(diào)度AC483_

tasklet：

tasklet_schedule(&AC483_tasklet)；

在AC483_tasklet被調(diào)度后，它將盡可能快地被執(zhí)行，在AC483_do_tasklet()函數(shù)中，相應(yīng)AC483的中斷，讀取HPI口中的語(yǔ)音包。

結(jié)  語(yǔ)

本文介紹了一種語(yǔ)音分組處理器AC483與MPC852T的接口設(shè)計(jì)以及基于Linux的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)。經(jīng)過(guò)硬件電路的調(diào)試和驅(qū)動(dòng)程序的測(cè)試，此語(yǔ)音分組處理器已應(yīng)用于我們開發(fā)的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中。