基于AC483与MPC852T嵌入式处理器实现IP语音网关接口设计
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。
结语
本文介绍了一种语音分组处理器ac483与mpc852t的接口设计以及基于linux的驱动程序实现。经过硬件电路的调试和驱动程序的测试，此语音分组处理器已应用于我们开发的语音网关中。
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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*／
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◆@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。
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struct file_operations ac483_fops={
owner；this_module，
read：ac483_read，
write：ac483_write，
ioctl：ac483_ioetl，
open：ac483_open．
release：ac483_release，
}；
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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。
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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*／
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packet_head_t packet_head，／*包头*／
char payload［max_size］;／*载荷*／
}packet_t；
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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。
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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。
结语
本文介绍了一种语音分组处理器ac483与mpc852t的接口设计以及基于linux的驱动程序实现。经过硬件电路的调试和驱动程序的测试，此语音分组处理器已应用于我们开发的语音网关中。
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