摘要：介紹多媒體網關中模擬電話語音卡的軟硬件設計。一個基于TMS320VC5402處理器、AM79（SLIC）用戶線路接口芯片和AM79Q02（SLAC）用戶音頻處理芯片及PCI9052 PCI橋接芯片的模擬電話語音卡的設計。

目前，熱點的CTI（計算機電話集成）應用有媒體網關、IP電話、IP傳真等。軟交換有時又稱為呼叫服務器或媒體網關控制器。軟交換的基本概念是把呼叫控制功能從傳輸層（媒體網關）中分離出來。通過服務器上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，如呼叫選路、管理控制、信令互通。由于把呼叫控制與呼叫傳輸分離開來，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業(yè)務提供者可以方便地將傳輸業(yè)務與控制協(xié)議結合起來，實現(xiàn)業(yè)務轉移。

電話語音卡是構筑各種CTI應用系統(tǒng)的基礎，它是一種用于電腦并能夠實現(xiàn)語音處理電腦插件。電話語音卡（簡稱語音卡）的主要功能是：通過計算機與電信網相連，提供撥號、振鈴檢測與控制摘掛機、信令檢測、轉接內線、監(jiān)控錄音、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、主叫號偵測等服務功能。作為實現(xiàn)語音處理的功能部件，語音卡一般都有與電話網的接口。與電話網不同的接口類型，可分為模擬語音卡和數(shù)字語音卡。

    以下將介紹一個基于TMS320VC5402處理器（簡稱DSP5402）、AM79R79（SLIC）用戶線路接口芯片和AM79Q02（SLAC）用戶音頻處理芯片及PCI9052 PCI橋接芯片所構成的模擬電話語音卡設計。

1 系統(tǒng)總體方案

在設計中，電話語音卡實現(xiàn)了16路話音的連續(xù)控制和成幀功能。系統(tǒng)通過PCI總線與DSP5402交互，對單板進行維護和管理；語音業(yè)務通過TDM（時分多路復用）總線連接；單板內部則由DSP5402完成對語音的連接控制和成幀功能?？傮w設計框圖如圖1所示。

2 硬件電路的設計

2.1 DSP5402簡介

DSP5402是TI公司的54x系列16bit定點DSP，具有低功耗、高性價比的特點。具體特點如下：擴展地址模式最大可址到1M×16bit外部程序空間，4K×16bit片上ROM，16K×16bit片上雙口RAM；指令集支持單指令循環(huán)和塊循環(huán)，存儲塊移動指令提供高效的程序和數(shù)據(jù)存儲器管理；片上硬件資源包括軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器和可編程存儲單元轉換，連接內部振蕩器或外部時鐘源的鎖相環(huán)（PLL）時鐘發(fā)生器，兩個多通道緩沖串口（McBPs），增強型8bit并行主機接口（HPI8），兩個16bit定時器，6通道直接存儲器訪問（DMA）控制器；工作電源有3.3V和1.8V（內核）；在3.3V供電（1.8V核心電壓）下單周期定點指令的執(zhí)行周期可達10ns（100MIPS）。

設計中DSP5402一方面通過PCI總線完成與主機的通信、數(shù)據(jù)交換，另一方面完成對語音的接續(xù)與成幀功能的控制，以及信號和信令處理功能。

    因此DSP5402外圍設計分兩部分：

（1）DSP5402與PCI9052的硬件接口

完成DSP5402的HPI總線與PCI9052 LOCAL本地總線連接，主機從而可以通過PCI總線與DSP5402進行通信。首先通過HPI對DSP5402進行程序加載并啟動，然后完成對語音板的監(jiān)控操作。

當DSP5402與主機（HOST）交換信息時，HPI是主機的一個外圍設備。它有如下特點：可訪問所有片內RAM空間、HOST訪問總是與DSP5402時鐘同步、HOST和DSP5402均可訪問片內RAM。

PLX公司的PCI總線控制芯片PCI9052完成PCI總線高速信號與LOCAL側本地設備資源的信息交互。它提供了本地總線與PCI總線的接口，避免用戶直接面對復雜的PCI總線協(xié)議，提供高性能的從目標PCI接口板卡與PCI總線的連接；支持寬速率范圍的本地總線，最高可達132 Mbps的傳輸速率；對PCI9052編程可實現(xiàn)復用/非復用的8位、16位、32位的本地總線接口。

設計中PCI9052本地總線采用非復用8位模式與HPI8總線匹配，CPLD完成PCI本地總線與DSP5402的HPI總線互連，如圖2所示。其中具體信號定義如下：PCI本地側地址信號（LA27、LA0、LA[1:2]），配合PCI本地側讀寫信號LW/R#、地址使使能信號ADS#及BLAST傳輸模式使能信號編碼生有心HPI控制信號（如片選信號HCS#、數(shù)據(jù)字高低字節(jié)選擇信號HBIL、功能寄存器選擇信號HCNTL[0:1]及讀寫信號HRD#、HWR#）；HPI準備就緒信號HRDY產生PCI本地側就緒信號READY#，可根據(jù)需要插入等待周期，達到實際時序要求；HPI中斷信號HINT#觸發(fā)PCI本地中斷信號LINT#；HPI數(shù)據(jù)總線HD[0:7]通過CPLD電平匹配與PCI本地側數(shù)據(jù)總線LD[0:7]連接。

    （2）DSP5402與AM79Q02（SLAC）的硬件接口

選用AMD公司SLIC用戶線路接口芯片AM79R79（簡稱SLIC）實現(xiàn)電話的接續(xù)各狀態(tài)的轉換，監(jiān)視電話線的負載變化，實現(xiàn)摘機檢測、饋電供給及振鈴傳送；與其實現(xiàn)無縫接口的SLAC用戶音頻處理芯片AM79Q02（簡稱SLIC）實現(xiàn)電話的連續(xù)各狀態(tài)的轉換，監(jiān)視電話線的負載變化，實現(xiàn)摘機檢測、饋電供給及振鈴傳送；與其實現(xiàn)無縫接口的SLAC用戶音頻處理芯片AM79Q02（簡稱SLAC）實現(xiàn)語音的A/D轉換，并成幀到PCM碼流中。SLAC）實現(xiàn)話音的A/D轉換，并成幀到PCM碼流中。SLAC提供的SPI MCU總線接口簡化了與MCU的硬線連接，并且SLAC（提供完全的SLIC的控制總線）與SLIC可實現(xiàn)無縫連接，因此對SLIC的控制可完全簡化為直接控制SLAC來間接完成，簡化了硬件電路的設計，節(jié)省了用戶的開發(fā)成本。

SPI接口包括時鐘DCLK、片選CS及數(shù)據(jù)線DI/O，而沒有讀寫方向控制線，對讀寫方向的控制則通過寫單字節(jié)的讀寫命令字的bit0完成；讀寫命令字的bit7-bit1包含控制寄存器的地址信息，這樣就可以完成對SLAC的寄存器操作。

另外，設計SLAC的SPI接口時序需特別注意：每次讀寫操作CS低使能有效至少維持8個DCLK周期，即完成一個字節(jié)的讀寫操作；當CS低使能有效少手8個DCLK周期時，則該讀寫忽略；當CS低使能有效地8～15個DCLK周期，則取倒數(shù)的8個DCLK周期為有效讀寫周期；當CS低使能有效大于15個DCLK周期，則會引起硬件復位。

圖3是SLAC的MCU接口SPI總線時序圖。

DSP5402有兩個通道緩沖串口（McBPs），McBPs有多種配置模式，可根據(jù)需要配置成高速主從SPI接品，考慮到以后功能擴展需要，設計中保留了McBPs；采取由軟件讀寫通用I/O，模擬SPI時序并配合CPLD實現(xiàn)SPI接口，從而完成DSP5402與SLAC的硬件接口，并實現(xiàn)DSP5402對SLAC/SLIC單元的狀態(tài)監(jiān)視與控制。

2.2 PCI9052

PCI9052是PLX公司推出的一種PCI總線從設備接口芯片。它提供了方便的本地總線與PCI總線的接口。避免用戶直接面對復雜的PCI總線協(xié)議。

2.3 AM79Q02與AM90R79

選用AMD公司SLIC/SLAC用戶線路接口與音頻處理、成幀電路。SLIC實現(xiàn)電話的接續(xù)各狀態(tài)的轉換，監(jiān)視電話線的負載變化，實現(xiàn)摘機檢測、饋電供給及振鈴傳送的功能；而SLAC實現(xiàn)話音的A/D轉換，并成幀到8Mbps的PCM碼流中。它還有如下特點：軟配置SLIC輸入阻抗、收發(fā)增益、回路損耗等線路參數(shù)；A/μ率編碼或線性編碼可選；PCM碼流時隙再分配；單雙8Mbps的PCM通道可選；支持四路SLIC控制與語音處理，縮小了電路板的尺寸、降低了成本；其中內部環(huán)回、音頻發(fā)生電路，方便了電路的故障診斷與測試。

SLAC用戶線路音頻處理電路，如圖4所示。

另外SLAC與MCU通信提供SPI接口，簡化了與MCU的硬件連接；而且SLAC與SLIC無縫連接的SLIC控制與音頻接口，因此直接控制SLAC以間接完成對SLIC的控制，簡化了硬件電路和軟件編程。

3 軟件設計

軟件設計分為如下兩部分：目標板內驅動程序設計與主機程序設計（其中包括PCI驅動程序及主機應用程序開發(fā)）。

3.1 目標板內驅動程序設計

目標板內驅動程序可根據(jù)功能模塊劃分：系統(tǒng)自檢、測試模塊；SLAC/SLIC的控制模塊，實現(xiàn)包括線路激活、振鈴、待機和新線狀態(tài)，摘掛機檢測及檢測門限可編程；與主機通信模塊，實現(xiàn)主機對目標板的實時監(jiān)控。

3.2 主機程序設計

這里將主機程序設計分為PCI驅動程序開發(fā)和主機應用程序開發(fā)兩部分。

PCI驅動程序使用Jungo公司的驅動程序生成軟件KernelDriver，使用十分方便。利用KernelDriver中的驅動程序生成向導，根據(jù)需要生成驅動程序代碼；在MS-VC++編譯環(huán)境編譯剛剛生成的驅動CPP代碼，調試沒問題了，PCI驅動程序開發(fā)也就完成了。

主機應用程序則是在PCI驅動程序之上，調用相關的API函數(shù)對PCI設備進行操作，完成主機對目標板的程序加載及對其狀態(tài)進行實時監(jiān)控操作。

本方案設計中，CPU選用了性價比很高的TMS320VC5402，其CCS開發(fā)環(huán)境配合JTAG調試，開發(fā)方便；選擇可無縫連接使用的用戶線路接口芯片AM79R79、用戶音頻處理芯片AM79Q02以及靈活配置的PCI橋接芯片PCI9052，大大降低了軟硬件開發(fā)難度，加快了開發(fā)進度，達到降低開發(fā)成本的最終目的。