MSP4000型處理器在軟交換終端設(shè)備中的應(yīng)用

摘  要：MSP4000是PMC—Sierra公司生產(chǎn)的多業(yè)務(wù)處理器．內(nèi)部集成了語音編解碼用DSP、MIPS內(nèi)核、VPN安全引擎和MAC控制器等．使用這種處理器可完成軟交換系統(tǒng)中IAD設(shè)備的設(shè)計(jì)。介紹MSP4000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各個模塊的功能．并給出根據(jù)MSB4000設(shè)計(jì)的IAD設(shè)備的硬件方案和軟件流程。
關(guān)鍵詞：MSP4000；IAD；軟交換；VPN；應(yīng)用

1 引言
    隨著全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展．軟交換系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛．對軟交換終端設(shè)備的需求量越來越大，而目前的軟交換終端如IAD(Integratecl Ac-cess Device)設(shè)備、AG(Acce8s Gateway)設(shè)備、IP話機(jī)等普遍存在成本高、穿越NAT和防火墻困難、IP語音通訊安全難以保證等問題。本文介紹一種低成本的IAD設(shè)備設(shè)計(jì)方案．該方案徹底解決了軟交換終端設(shè)備穿越私網(wǎng)和語音安全的問題。

2  MSP4000型多業(yè)務(wù)處理器
    該方案采用PMC—Sierra公司的MSP4000型多業(yè)務(wù)處理器為核心處理電路，配合盡量少的外圍電路即可完成IAD設(shè)備的設(shè)計(jì)。電路內(nèi)置的DSP內(nèi)核可以滿足不同語音壓縮算法和編解碼的需要．同時．電路集成了加密安全引擎．能夠提供支持專業(yè)遠(yuǎn)程辦公要求的高性能VPN服務(wù)。另外，內(nèi)置的3個MAC控制器配合路由軟件包可提供對NAT的支持．能滿足小型企業(yè)．專業(yè)遠(yuǎn)程辦公及分支機(jī)構(gòu)的V0IP應(yīng)用。MSP4000的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2．1 MIPS32 4Km內(nèi)核
    MIPS32 4Km內(nèi)核是MSP4000的主控制器。其工作頻率為150 MHz，內(nèi)含16 KB高速指令緩存和16 KB高速數(shù)據(jù)緩存．完全能滿足數(shù)據(jù)處理的需要。

2．2 內(nèi)存控制器
    內(nèi)存控制器是外部SDRAM和Flash的接口控制電路．通過內(nèi)部的4路交換模塊和總線控制器實(shí)現(xiàn)外部SRAM和Flash與MIPS內(nèi)核進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)緩存，可支持128 MB SDRAM和32 MBFlash。

2．3 語音引擎
    語音引擎采用100 MHz的ISI ZSP數(shù)字信號處理器．它集成了80 KB的指令緩存和64 KB的片上SRAM，同時．還集成了一個ADPCM的硬件加速器。通過電話接口電路與外部的SLtO(用戶電路)連接。語音引擎支持G．711u、G．711a、G.723．1、G．726、G．729a/b等編碼及壓縮算法．以及G．168的回波抵消、G71l—Fax、T．38一Fax、DTMF生成與檢測等功能。

    超快的多業(yè)務(wù)總線是真正的并行處理總線，峰值處理帶寬達(dá)3．2 Gb／s，采用優(yōu)先接入策略來滿足語音和數(shù)據(jù)流的無阻塞處理。

2．5 安全引擎
    安全引擎支持DES、3DES、MD5、SHA一1等算法的硬件加速．可產(chǎn)生真正的32位隨機(jī)數(shù)，完全符合IPsec標(biāo)準(zhǔn)．滿足VPN的應(yīng)用。

2．6 電話接口
    電話接口采用雙TDM接口，每個TDM接口提供128個全雙工通道。能夠自適應(yīng)或從WAN口提取時鐘．可與GSLAC/Tl／El的成幀器直接接口。

2．7 系統(tǒng)控制
    提供8個中斷輸入、多條GPIO(通用I／O)線、2個系統(tǒng)時鐘、1個MIPS定時器、1個看門狗定時器、1個拷貝引擎．提供高達(dá)12 Mtds的數(shù)據(jù)吞吐量。

2．8 系統(tǒng)的輔助接口
    提供1個UAIRT(通用異步串行接口)、1個SCC(串行通信控制器)接口、1個SPI／MPI和1個雙線串口。

2．9 MAC控制器提供3個獨(dú)立的10／100以太網(wǎng)MAC控制器，支持VLAN標(biāo)簽和DMZ功能。

3 MSP4000在IAD設(shè)備中的應(yīng)用
3．1 lAD設(shè)備的硬件原理
    如圖2所示．MSP4000是IAD設(shè)備的單片解決方案．通過極少的外圍器件即可完成設(shè)計(jì)，有效地減小了PCB的面積。該方案具有較高的性價比。

    外接的Flash(SST39VF320)是程序存儲器，系統(tǒng)軟件由此自舉啟動。SDRAM(K4S643220)是程序的運(yùn)行空間。

    3個MAC控制器通過外接的Ethemet物理層電路(RTL8201)和網(wǎng)口濾波器提供3個獨(dú)立的以太網(wǎng)接口．3個接口可以任意設(shè)置為WAN口和LAN口．系統(tǒng)軟件提供路由功能，配合安全引擎提供VPN功能。

    其UART口外接RS232的電平轉(zhuǎn)換電路，為I-AD提供CU(Command Line Interface)調(diào)試接口。

    MSP4000的TDM接口連接外部的4通道CODEC，實(shí)現(xiàn)4路FXS接口，其中AM79QO3是4通道CODEC,AM79R79是單片SLLC電路。

3．2 lAD設(shè)備的軟件實(shí)現(xiàn)
    MSP4000提供了豐富的應(yīng)用軟件與驅(qū)動模塊，如VPN、以太網(wǎng)驅(qū)動、CODEC驅(qū)動等。用戶僅需添加自己的VOIP協(xié)議棧如SIP／H．323／MGCP等，就可方便快速地開發(fā)IAD設(shè)備。

    圖3示出巨龍公司基于MSP4000開發(fā)的SIP協(xié)議IAD的軟件流程。

    MSP4000的初始化流程有著與RTOS中標(biāo)準(zhǔn)BSP(Board Support Package)要求相同的次序。系統(tǒng)初始啟動時，MSP4000自動讀取Bootrom中的指令。對系統(tǒng)進(jìn)行基本的初始化工作。然后運(yùn)行SIP協(xié)議棧、SIP UA及其配置管理軟件，實(shí)現(xiàn)SIP終端的功能。對于私網(wǎng)與防火墻的穿越，也可利用MSP4000內(nèi)置的VPN引擎來實(shí)現(xiàn)。