基于DSP数字多功能板的实现

发布者:幸福的时光最新更新时间:2014-03-25 来源: EDN关键字:DSP  数字多功能板 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  1 引言

  音板(tone)、主叫号码显示板、多频互控收发器板、双音频接收器板等是程控交换机重要的公共设备。这些设备在程控交换机中是一块块不同的硬件单板,这些单板都是以专用集成电路(IC)来实现其功能的。但要增加单板业务功能或单板所用IC停产时,单板生产厂家需要重新设计硬件电路。这样就会增加研发成本和风险。

  基于此,针对交换机的特点,以数字信号处理技术为核心,开发一种基于DSP的数字多功能板。该板是一个DSP硬件单板平台,可提供多种对外接口,通过采用不同的DSP算法和微控制器程序,处理交换机所需的各种信号,完成各个单板功能,这样便于维护和升级,节约开发费用,缩短开发周期。这里以实现音板的具体过程为例进行详细阐述。

  2 数字多功能板架构和工作原理

  2.1 数字多功能板的整体架构

  该数字多功能板的架构分为控制单元和功能单元两大部分,如图l所示。

数字多功能板的整体架构

  微控制器MCU除控制该模块的DSP外,对外可提供驱动后的CPU总线,DSP则提供多通道缓冲串口MCBSP(Muhi Channel Buffer Serial)和主机并行接口HPI(Host Parallel In-terface),此外还需3.5 V和3.3 V电源输入接口。

  以MCU为核心控制单元,负责与处理机及控制台PC机通信,通过HPI下载DSP代码到DSP中,并监控DSP运行;控制交换网MCV器件,完成动态时隙分配和2 Mbit/s与8 Mbit/s之间的转换;同时可控制MCU扩展总线上其他器件的工作。以DSP为核心功能单元,处理来自8 M位的TDM音频码流,实现具体功能。如要实现音板功能,则DSP读取、发送音信号编码数据,并控制断续比,在各时隙循环发送相应音信号;接收用户自定义音数据,写入Flash,替代预置语音,并控制白定义音的删除、Flash的全部擦除,实现灵活修改。

  2.2 数字多功能板的软硬件接口

  数字多功能板对外提供经驱动的MCU标准总线、串行通信接口、多通道缓冲串口等。其中,串行通信接口作为MCU和DSP程序的下载串口;McBSP位2条8 M位的TDM码流输入输出数字多功能板的通道。用户可自行定义。数字多功能板MCU软件与PC机下载软件之间的串行通信协议。电路板设计为4层布线,模块化形式。各接口的对外连接采用2.54 mm间距的标准连接器,以提高其互连性。与PC机的串口连接使用普通串口线,从数字多功能板的9针插座连接至PC机的COM端口9针插座。

  2.3 数字多功能板的工作原理

  该数字多功能板的工作原理详细分析如下:

  (1)代码下载与在线修改MCU通过DSP(TMS320VC5402)的HPI接口与其通信。DSP程序代码作为常数段存储在单片机片内程序存储器或片外数据存储器中,由单片机经HPI下载到DSP片内RAM中执行。通过执行代码,DSP完成音信号发送(包括语音现场更新)功能。MCU器件特性和电路设计使得单片机的片内程序存储器或片外数据存储器内容可在线修改,新代码可由PC机从COM口下载到单板中。

  (2)音信号发送 音信号原始数据预先存储在DSP外挂的Flash中,DSP按一定规则读出,由多路缓冲串口McBSP以8M位速率TDM码流形式输出。

  (3)语音现场更新 用户把录好的语音以WAV文件形式输入PC机程序,再将其转换为所需格式,经PC机COM端口把该文件传给MCU,再转给DSP,由DSP最终写入Flash。要求待更新板处于备用状态。

  2.4 元器件选型

  为实现数字多功能板,就要选用恰当的元器件,如:微控制器、DSP、Flash、串行接口等。 DSP选用TMS320VC5402,它是目前较为通用的高性价比16位定点DSP,具有100 MI/s的处理能力;MCU选用SST89C58,它内部具有2个Flash块,以实现单片机和DSP程序固件在线修改,其指令兼容于MCS51系列单片机。便于开发应用;Flash选用16 M位、32 M位、64 M位封装基本兼容的3.3 V的存储器TE28F160C3。RS-232接口采用单路器件MAX3221E该器件能承受15 kV静电冲击,且在实际使用中不易损坏。

  3 具体实现及分析

  该数字多功能板的音板程序采用C语言编写的,主要包括:与处理机通信,控制交换网络,通过 HPI接口下载DSP程序代码,以及接收DSP检测到的号码,即MCU MCS51的程序和DSP TMS320VC5402的程序。在DSP编程时,用到TMS3-20VC5509的数字信号处理函数库DSPLIB。DSPLIB包括常用的数字信号处理甬数,全部函数用汇编语言编写,优化程度很高,并且能被C程序调用,极大方便程序编程。图2是音频信息处理流程,命令“1”表示连接时隙,根据命令中的音号(若用于SP30,先做转换)控制交换网络器件,完成出入8 M HW时隙的交换;命令“4”表示断开连接时隙通道:命令“8”表示复位,上报命令8作为回应。测试主要是测试接口信号。即通过示波器或PCM测试仪把每一个时隙的音放出来。通过测试看到该多功能板可提供4路或8路的模拟载波中继,各种信号音及测试音符合《邮电部电话交换设备总技术规范书》要求。

音频信息处理流程

  2.3 数字多功能板的工作原理

  该数字多功能板的工作原理详细分析如下:

  (1)代码下载与在线修改MCU通过DSP(TMS320VC5402)的HPI接口与其通信。DSP程序代码作为常数段存储在单片机片内程序存储器或片外数据存储器中,由单片机经HPI下载到DSP片内RAM中执行。通过执行代码,DSP完成音信号发送(包括语音现场更新)功能。MCU器件特性和电路设计使得单片机的片内程序存储器或片外数据存储器内容可在线修改,新代码可由PC机从COM口下载到单板中。

  (2)音信号发送 音信号原始数据预先存储在DSP外挂的Flash中,DSP按一定规则读出,由多路缓冲串口McBSP以8M位速率TDM码流形式输出。

  (3)语音现场更新 用户把录好的语音以WAV文件形式输入PC机程序,再将其转换为所需格式,经PC机COM端口把该文件传给MCU,再转给DSP,由DSP最终写入Flash。要求待更新板处于备用状态。

  2.4 元器件选型

  为实现数字多功能板,就要选用恰当的元器件,如:微控制器、DSP、Flash、串行接口等。 DSP选用TMS320VC5402,它是目前较为通用的高性价比16位定点DSP,具有100 MI/s的处理能力;MCU选用SST89C58,它内部具有2个Flash块,以实现单片机和DSP程序固件在线修改,其指令兼容于MCS51系列单片机。便于开发应用;Flash选用16 M位、32 M位、64 M位封装基本兼容的3.3 V的存储器TE28F160C3。RS-232接口采用单路器件MAX3221E该器件能承受15 kV静电冲击,且在实际使用中不易损坏。

  3 具体实现及分析

  该数字多功能板的音板程序采用C语言编写的,主要包括:与处理机通信,控制交换网络,通过 HPI接口下载DSP程序代码,以及接收DSP检测到的号码,即MCU MCS51的程序和DSP TMS320VC5402的程序。在DSP编程时,用到TMS3-20VC5509的数字信号处理函数库DSPLIB。DSPLIB包括常用的数字信号处理甬数,全部函数用汇编语言编写,优化程度很高,并且能被C程序调用,极大方便程序编程。图2是音频信息处理流程,命令“1”表示连接时隙,根据命令中的音号(若用于SP30,先做转换)控制交换网络器件,完成出入8 M HW时隙的交换;命令“4”表示断开连接时隙通道:命令“8”表示复位,上报命令8作为回应。测试主要是测试接口信号。即通过示波器或PCM测试仪把每一个时隙的音放出来。通过测试看到该多功能板可提供4路或8路的模拟载波中继,各种信号音及测试音符合《邮电部电话交换设备总技术规范书》要求。

关键字:DSP  数字多功能板 引用地址:基于DSP数字多功能板的实现

上一篇:分解多核 DSP的低功耗与高性能优势
下一篇:基于DSP和ARM的音频处理系统设计

推荐阅读最新更新时间:2024-05-02 23:03

基于多DSP的在线可重构数字图像并行处理系统设计
  随着多媒体 图像处理 应用的迅速发展,体积小、重量轻、结构灵活、处理能力强的嵌入式数字 图像处理 系统在工业、医学等方面都有越来越广泛的需求。实时性高、计算复杂、数据量大是 图像处理 系统面临的重大挑战。并行计算是提高处理速度最有效的技术之一,图像并行处理技术为提高图像处理效率提供了广阔的空间。图像并行处理包括并行算法和多处理器并行硬件系统,图像处理并行算法的执行效率依赖于多处理器系统的硬件结构。通常,一种并行结构只适合于一类并行算法的映射。   20世纪90年代至今,图像并行处理技术一直是图像处理领域研究的热点之一。参考文献分别对并行处理结构及其实现方法进行了探讨,提出了流水结构、分列并行等很有价值的硬件并行结构框架。目前,
[嵌入式]
基于多<font color='red'>DSP</font>的在线可重构<font color='red'>数字</font>图像并行处理系统设计
基于DSP平台的USB接口设计
  引言    USB接口 (Universal Serial Bus)是一种通用的高速串行接口。它最主要的特点是它的高速传输特性。USB1.1理论速度极限可以达到12Mb/s,USB2.0可达到 480Mb/s。这样,它可以很好解决大数据量的数据在 嵌入式 系统与PC机之间的互传问题;同时,它支持热插拔,并且最多同时支持127个外设,非常适合嵌入式系统的应用。   本次设计是在一个已有的 DSP 图像采集嵌入式系统的基础上,为它配接上一个USB1.1的接口,以达到DSP图像采集系统高速地将图像数据回传到PC机中的目的。设计的要求主要有:   ①在原有平台提供的接口基础上,加入一个低成本、高速度的USB接口
[嵌入式]
经验分享:如何选择汽车电子系统中的处理器
2009年,中国以年销售汽车1300万辆的记录成为全球第一汽车消费大国,这是自汽车诞生以来美国第一次落榜汽车消费龙头,这个中国汽车电子市场注入了强劲的发展动力。 汽车正经历着一场数字革命的洗礼:纯机械系统和模拟电子的时代一去不复返。现今的汽车是数字化的汽车,内置了几十甚至上百个嵌入式处理器,它们通过数字网路相互连接,以控制和优化汽车内几乎每一个系统的运转。将来的汽车会集成更多的处理器,因为先进的应用和性能要求更为复杂的信号处理算法,包括安全、引擎和尾气排放控制、驾驶者与汽车的交互界面,以及车内信息和娱乐系统等。  汽车市场要求处理器供应商做出长期的承诺。例如,汽车制造商有时要求其供应商对某一处理器产品提供长达
[汽车电子]
经验分享:如何选择汽车电子系统中的处理器
基于DSP的音频会议信号合成算法研究
  随着在数字信号处理(DSP)算法和芯片处理能力以及通信网络结构优化等方面的不断发展,现代化通信已经迅速普及。音频会议是众多通信系统的必备功能。有多个用户参与的音频会议,最简单的模式可以使用令牌控制下的互斥模式,使只有拥有发言权的那个与会者才可以讲话。在这种模式下,每个与会者某一时刻只能听到一路音频信号,这种“半双工”模式对于音频会议是不方便和不实际的。   真正的电话会议应当仿真多个与会者在一个会议室进行对话的情形。但是由于与会终端在物理上并不在一起,而每个终端只有一套音频输出设备(功放+音箱),要同时传送给每个终端的音频流也只能使用一路信道。为使每个终端同时接收多个与会者的声音,必须采取多路音频合成方案。电话会议的特点是会
[安防电子]
DSP帮助实现智能车载安全系统
    本系统以EC5-1719CLDNA 开发板为平台,EC5-1719CLDNA 支持Intel CoreDuo/Celeron M 低功耗处理器,由Intel945GM 芯片组集成图形处理核心,支持VGA、LVDS,DVI,TV-OUT 多种显示及双屏幕显示, 有 1 个PCI-104、1 个PCIE×4扩展总线、4个USB2.0接口、2个SATA接口。   开发板扩展了丰富的外围硬件设备,使用图像处理开源代码opencv 中强大的算法技术,结合信号处理技术,充分发挥了此开发板高速的CPU 性能。   1 系统框架   此系统功能划分为三大方面:安全、通讯、多媒体。安全包括车牌测距、激光测距、疲劳驾驶检测、
[嵌入式]
TI 发挥多核心潜力:德州仪器最新软件帮助开发人员进一步全面发挥 TI 多核心 DSP 效能潜力
    德州仪器 (TI) 宣布推出数款针对多核心数位讯号处理器 (DSP) 的软件更新,包括最新 TMS320C66x DSP 系列,进一步促进多核心装置的快速、且更便捷地开发。TI 的软件产品包括最新多核心软件开发套件 (MCSDK)、优化的多核心软件数据库、C66x DSP 系列的 Linux 核心支援以及 OpenMPTM 应用程式接口 (API, Application Program Interface) 支援等。透过这些优化的免费软件,开发人员不但可加速基于 TI KeyStone 多核心架构的开发,而且还可充分利用其多核心设计方案。     TI 通讯基础设备业务部总经理 Brian Glinsman 表示,为开发
[嵌入式]
视频监控系统中ARM与DSP的HPI接口设计
1 引言 随着网络技术、图像处理技术及嵌入式技术日趋成熟,视频监控技术得到广泛的应用。银行、工厂、政府、学校等部门,都设置有监控系统。尤其是在国际上一系列恐怖事件后,人们更感到监控系统的重要。而且要求视频监控设备有高清晰的视频效果的同时,还能对现场进行实时控制。所以,此类设备不但要有更高的数据处理能力和处理精度,还要有强大的系统控制、管理能力以及高速的网络数据传输速率。 目前,市面上主流的视频监控设备,大致可以分成两类,一是基于通用微处理器,二是基于数字信号处理器DSP。两种芯片在功能上有各自的特点,通用芯片适用于系统控制、管理和信息通讯等,DSP芯片则更适合执行复杂的数字计算、音视频数据处理等。若两种芯片协同工作
[单片机]
视频监控系统中ARM与<font color='red'>DSP</font>的HPI接口设计
FLASH存储器的在系统编程及其在DSP系统中的应用
    摘要: ATMEL公司生产的串行Flash AT45系列存储器的容量已达到了16Mb,常用于数据存储系统。文中以AT45D041为例,详细介绍了该系列Flash存储器的命令集以及串行SPI接口的应用方法,并给出了相应的模式时序。     关键词: SPI Flash Buffer 中断 AT45D041 现在,数字信号处理器(DSP)正越来越多地应用到各种场合。而FLASH存储器已成为DSP系统的一个基本配置,主要用于存放用户程序代码。目前FLASH存储器正在从单纯的EPROM的替换件演变为许多电路系统中的不可缺少的组成部分。 将用户程序代码装入FLASH存储器的方法有三种。
[应用]
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved