基于ARM的通信終端硬件設(shè)計

朱承

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院, 重慶 401331）

通信終端是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的發(fā)展產(chǎn)物，操作者可以依靠在現(xiàn)場的通信終端與遠(yuǎn)隔千里之外的用戶進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，目前的通信終端主要有有線通信終端和無線通信終端兩種模式。

1 通信終端的組成及工作原理

通信系統(tǒng)主要由控制中心、通信網(wǎng)、通信終端、用戶終端、車通/手柄組成。通信終端在通信系統(tǒng)中作為通信系統(tǒng)末端通信控制設(shè)備使用，具有模擬有線、模擬無線、數(shù)字有線、數(shù)字無線接入能力，使用戶終端通過通信終端與多種通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)，從而與控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)與話音通信。

根據(jù)通信終端功能劃分需要，通信終端內(nèi)部需置入模擬有線接入模塊、模擬無線接入模塊、數(shù)字有線接入模塊、數(shù)字無線接入模塊、車通接入模塊、手柄接入模塊、以及為解決通信終端內(nèi)部話音轉(zhuǎn)接需要的話音交換模塊和硬件平臺處理器和外圍電路。其組成框圖圖1。

圖1 通信終端組成框圖

為方便實現(xiàn)通信終端各接口單元的話音與車通或手柄進(jìn)行話音轉(zhuǎn)換，內(nèi)部設(shè)置話音交換矩陣電路作為交換樞紐中心，使話音靈活轉(zhuǎn)接。通信終端各類硬件接口的數(shù)據(jù)輸入輸出均與 ARM 處理器連接，由處理器對每個接口分配唯一編號，然后處理器對各硬件接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、處理、轉(zhuǎn)發(fā)等操作。

2 通信終端硬件電路設(shè)計

2.1 通信終端處理器選型

選用三星公司生產(chǎn)的帶ARM920T 處理器核的32 位微控制器 S3C24l0 作為通信終端的處理器，該處理器運行速度快，能同時滿足對各硬件接口單元的訪問、數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)解析處理。存貯空間大，能進(jìn)行較大數(shù)據(jù)量的存貯轉(zhuǎn)發(fā)，并且方便進(jìn)行存貯空間的擴(kuò)充。支持嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，支持在Linux 操作系統(tǒng)下多線程的并行操作，并且便于軟件更新、升級需要。

2.2 模擬有線接口電路

通信終端通過模擬有線接口電路單元接入模擬有線通信網(wǎng)，實現(xiàn)與控制中心的數(shù)據(jù)話音通信。在S3C2410 處理器的控制下，接收模擬有線通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)經(jīng)變壓器匹配、數(shù)據(jù)話音切換開關(guān)傳輸，調(diào)制解調(diào)器解調(diào)后送到處理器；發(fā)送模擬有線通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)需經(jīng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制、放大電路幅度放大、數(shù)據(jù)話音切換開關(guān)傳輸送至變壓器后，送到二線。

2.3 模擬無線接口電路

通信終端通過模擬無線接口電路單元接入模擬無線通信網(wǎng)，實現(xiàn)與控制中心的數(shù)據(jù)話音通信。針對模擬無線傳輸體制，模擬無線接口電路在數(shù)據(jù)話音發(fā)送前，先將非平衡信號轉(zhuǎn)換為平衡信號，并且將模擬無線接入設(shè)備的發(fā)送 PTT置為發(fā)送狀態(tài)，再送往模擬無線接入設(shè)備。數(shù)據(jù)話音不能通時傳送，收發(fā)狀態(tài)必須在處理器的控制下分時進(jìn)行。接收的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)器解調(diào)后送到處理器，發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后送到二線。

2.4 數(shù)字有線接口電路

通信終端通過數(shù)字有線接口電路單元接入數(shù)字有線通信網(wǎng)，實現(xiàn)與控制中心的數(shù)據(jù)話音通信。

由可編程邏輯電路將提供的 20MHZ 主時鐘通過分頻器分出4096K 時鐘，16K 時鐘、32K 時鐘，其中4096K 時鐘提供給K 口芯片需要使用，16K 時鐘提供給CVSD 編解碼器使用，32K 時鐘供可編程邏輯電路內(nèi)部使用。發(fā)送時采取數(shù)據(jù)和話音合并進(jìn)行，S3C2410 處理器通過8 位數(shù)據(jù)總線對HDLC芯片進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)在16K 時鐘的下降沿被采樣，然后發(fā)送到可編程邏輯單元，而來自話音交換矩陣的話音則經(jīng)過CVSD 編碼后也送到可編程邏輯單元。

2.5 數(shù)字無線接口電路

通信終端通過數(shù)字有線接口電路單元接入數(shù)字無線通信網(wǎng)，實現(xiàn)與控制中心的數(shù)據(jù)話音通信。

話音交換矩陣直接與數(shù)字無線接入設(shè)備的話音基帶信號相連接，手柄和車通的話音PTT 控制線直接控制數(shù)字無線接入設(shè)備的話音控發(fā)。由于數(shù)字無線接入設(shè)備數(shù)據(jù)接口為串行通信模式，接口電平為TTL 電平，接入時，需將進(jìn)行TTL電平與RS232 電平的轉(zhuǎn)換。提取數(shù)字無線接入設(shè)備幀跳頻信號FCP 是數(shù)字無線接口電路的關(guān)鍵，可編程邏輯電路對接收FCP 信號進(jìn)行統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果實時匯報給S3C2410 處理器，S3C2410 處理器以此來進(jìn)行TDMA 的時隙劃分。

2.6 車通接口電路

通信終端通過車通接口電路單元接入數(shù)字車通，實現(xiàn)車通通話功能。根據(jù)車通接口特性，確定通信終端車通接口連接形式接參數(shù)，目前接入的車通輸入輸出阻抗均為600Ω，車通信號為平衡輸入245mv,輸出非平衡信號750mv。由于話音交換矩陣輸入輸出的話音信號均為非平衡信號，因此，首先將話音交換矩陣的信號經(jīng)過非平衡至平衡轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，再與車通輸入端連接。

2.7 手柄接口電路

通信終端通過手柄接口電路單元接入手柄，實現(xiàn)利用手柄通話功能。根據(jù)手柄接口特性，確定通信終端手柄接口連接形式接參數(shù)，目前接入的手柄輸入輸出阻抗均為600Ω，手柄信號為非平衡輸入5v,非平衡輸出5～10mv。手柄接口電路相對簡單一些，只需在話音交換矩陣的信號與手柄信號之間增加一級運算放大電路進(jìn)行幅度調(diào)整和阻抗匹配即可。

2.8 話音交換矩陣電路

話音交換矩陣作為通信終端內(nèi)部話音交換中心，實現(xiàn)各硬件接口話音信號之間的內(nèi)部轉(zhuǎn)接。話音交換矩陣的交換能力，須能滿足模擬有線接口、模擬無線接口、數(shù)字有線接口、數(shù)字無線接口與車通接口或手柄接口的話音轉(zhuǎn)換。同時須完成話音信號轉(zhuǎn)接后的信號幅度匹配。

3 結(jié)束語

通信終端是通信系統(tǒng)的核心部分之一，本文根據(jù)通信終端的功能需求，論述了一個基于 ARM 的通信終端的實現(xiàn)方案，對模擬有線通信接口、數(shù)字有線通信接口、模擬無線通信接口、數(shù)字無線通信接口等硬件電路的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)闡述，用以實現(xiàn)控制中心利用多種通信鏈路與用戶終端的信息交互。

[1]陳顯治 “現(xiàn)代通信技術(shù)” 電子工業(yè)出版社2000年

[2]吳偉陵 “移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)”北京郵電大學(xué)出版社2001年