MSP430單片機在PTN產(chǎn)品中的應(yīng)用

摘要：詳細介紹了阿爾卡特朗訊1850業(yè)務(wù)傳輸平臺TSS-5通用單板控制器的功能以及MSP430單片機在FIN產(chǎn)品中的應(yīng)用。TSS-5系統(tǒng)選取MSP4 30單片機作為它的通用單板控制器，單板控制器主要用于監(jiān)測外部電壓、電流、探測槽位號、控制面板LED燈、下載FPGA固件、控制外部電壓，監(jiān)測單板鎖存器狀態(tài)以及主板的通訊。最后研發(fā)結(jié)果表明MSP430在TSS-5中得以成功應(yīng)用，為TSS-5產(chǎn)品帶來了很多優(yōu)勢，如高可靠性，低功率消耗，靈活的控制架構(gòu)，低廉的成本，易于維護與升級。
關(guān)鍵詞：分組傳輸網(wǎng)；微控制器；業(yè)務(wù)傳輸平臺；超低功耗

    PTN是一種以面向連接的分組技術(shù)為內(nèi)核，同時具備端到端的業(yè)務(wù)管理、層次化OAM及電信級保護等傳送特性，以承載電信級以太網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，兼容TDM、ATM等業(yè)務(wù)的綜合傳送技術(shù)。
    PTN分組傳送網(wǎng)是目前傳輸界公認取代SDH的下一代傳輸技術(shù)，1850TSS是阿爾卡特朗訊為應(yīng)對移動IP業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢確定性以及模式不確定性推出的平滑演進的端到端PTN傳送解決方案。1850TSS系列產(chǎn)品包括從接入到核心一系列不同容量的設(shè)備，目前在國內(nèi)市場推出的是TSS-3、TSS-5、TSS-40、TSS-100、TSS-160和TSS-640／320等幾款產(chǎn)品。
    TSS-5定位適用于TDM／以太網(wǎng)混合接入場景，可配置成STM-4級別的SDH／MSTP和交換容量為5G的電信級以太網(wǎng)／PTN平臺，同時支持TDM業(yè)務(wù)的仿真接入，非常適合移動基站的接入應(yīng)用場景。TSS-5選用選取德州儀器(TI)的MSP430微控制器(MSP430F5508)作為它的單板控制器，用之與主板通訊。

1 MSP430的特性
    MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)1996年開始推向市場的一種基于RISC的16位超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Pocesso r)。MSP430系列單片機不僅可以應(yīng)用于許多傳統(tǒng)的單片機應(yīng)用領(lǐng)域，如儀器儀表、自動控制以及消費品領(lǐng)域，更適合用于一些電池供電的低功耗產(chǎn)品，如能量表(水表、電表、氣表等)、手持式設(shè)備、智能傳感器等，以及需要較高運算性能的智能儀器設(shè)備。
    MSP430系列單片機將智能外設(shè)、易用性、低成本以及業(yè)界最低功耗等優(yōu)異特性完美結(jié)合在一起，能滿足各種應(yīng)用的要求。MSP430系列單片機關(guān)鍵特性包括：
    1)超低功耗(ULP)架構(gòu)與高度靈活的時鐘系統(tǒng)可顯著延長電池使用壽命；
    2)集成各種智能外設(shè)：各種高性能模擬與數(shù)字外設(shè)可大幅緩減CPU的工作量；
    3)簡單易用的16位RISC CPU架構(gòu)，可實現(xiàn)具有業(yè)界領(lǐng)先代碼密度的最新應(yīng)用；
    4)完整的產(chǎn)業(yè)開發(fā)環(huán)境，德州儀器提供完整全套的開發(fā)工具以及技術(shù)支持。
    TSS-5系統(tǒng)選用的微控制器型號是MSP430F5508，如圖1所示。MSP430F5508配置有集成的USB2．0接口，4個16位定時器，高性能的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2個串行通信USART(UART，SPI和I2C)接口，硬件乘法器，直接數(shù)據(jù)存取(DMA)，具有告警能力的實時時鐘模塊，25 MHz時鐘，16K
閃存，6k SRAM和47個引腳。

2 TSS-5單板控制器的功能
    TSS-5系統(tǒng)采用Linux嵌入式實時操作系統(tǒng)，選取MSP430F5508作為通用單板控制器，所有的單板都共用一個微控制器固件版本。微控制器的串口有兩個工作模式：BSL模式和APP模式。微控制器用BSL模式去下載微控制器的固件版本，APP模式用于正常工作。如圖2所示，在APP模式下TSS-5微控制器的通用功能包括：和主板通訊，儲存單板的資源詳細信息(RI)，探測槽位號和鎖存器狀態(tài)，控制單板LED燈，監(jiān)控單板的電壓、電流，通過集成的溫度傳感器監(jiān)測單板溫度，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)采集和上報單板告警。
    對于一些特殊功能單板，微處理器提供特殊功能，比如電源板上的微處理器還支持控制48 V電壓開關(guān)，Access板上的微處理器支持保護切換。I／O板上微處理器通過USB接口支持FPGA下載更新，對于AHSM板，微處理器還用于輸出告警到外接報警器，A4GFX板上的微處理器還要支持讀取SFP信息，P16FE8X和A8GFE板上的微處理器要支持重置時鐘，而風(fēng)扇板上的微控制器還要支持控制風(fēng)扇速度。對于風(fēng)扇板，MSP430首先通過APP接口接受用戶設(shè)定的目標風(fēng)扇速度，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)實時采集當(dāng)前風(fēng)扇速度，再采用優(yōu)化算法(如最小二乘法)控制風(fēng)扇速度，將風(fēng)扇速度控制在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，如果風(fēng)扇速度一直無法達到目標風(fēng)扇速度，則上報告警。

    2011年7月TSS-5發(fā)布第一個版本，對系統(tǒng)作了大量的實驗，并針對每一種單板，詳細測試了各項功能，實驗結(jié)果表明TSS-5具有穩(wěn)定的性能。比如風(fēng)扇速度實際輸出如圖3實線1，比如燒寫單板的資源詳細信息(RI)的僅需要2 s，如圖4所示。

3 結(jié)論
    研究結(jié)果表明TSS-5采用MSP430作為通用單板控制器，為TSS-5帶來很多優(yōu)勢。微處理器集成的EEPROM，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及閃存，為TSS-5節(jié)省了單板體積、成本以及功耗。在TSS-5系統(tǒng)中，所有單板共用一個微處理器固件版本，有利于開發(fā)和調(diào)試，更便于以后維護和升級。MSP4 30F5508FLASH型的微處理器還有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，在TSS-5初期調(diào)試階段，采用先通過JTAG接口下載程序到FLASH內(nèi)，再由JTAG接口控制程序運行、讀取片內(nèi)CPU狀態(tài)，以及存儲器內(nèi)容等信息調(diào)試，在穩(wěn)定階段，TSS-5采用BSL模式擦寫FLASH存儲器，下載固件版本。這種以FLASH技術(shù)、JTAG調(diào)試、集成開發(fā)環(huán)境結(jié)合的開發(fā)方式，也給TSS-5產(chǎn)品帶來研發(fā)方便、成本低廉、產(chǎn)品實用等優(yōu)點，同時微處理器豐富的外圍模塊功能，比如USB接口，為產(chǎn)品提供了將來的功能擴展空間。