基于ARM的通信終端硬件設(shè)計(jì)

朱承

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院, 重慶 401331）

通信終端是計(jì)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(chǎng)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(wú)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(wú)線、數(shù)字有線、數(shù)字無(wú)線接入能力，使用戶終端通過(guò)通信終端與多種通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(wú)線接入模塊、數(shù)字有線接入模塊、數(shù)字無(wú)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(tái)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(shí)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(duì)每個(gè)接口分配唯一編號(hào)，然后處理器對(duì)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(jì)

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(yùn)行速度快，能同時(shí)滿足對(duì)各硬件接口單元的訪問(wèn)、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(jí)需要。

2.2 模擬有線接口電路

通信終端通過(guò)模擬有線接口電路單元接入模擬有線通信網(wǎng)，實(shí)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(wú)線接口電路

通信終端通過(guò)模擬無(wú)線接口電路單元接入模擬無(wú)線通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與控制中心的數(shù)據(jù)話音通信。針對(duì)模擬無(wú)線傳輸體制，模擬無(wú)線接口電路在數(shù)據(jù)話音發(fā)送前，先將非平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)，并且將模擬無(wú)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(wú)線接入設(shè)備。數(shù)據(jù)話音不能通時(shí)傳送，收發(fā)狀態(tài)必須在處理器的控制下分時(shí)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(guò)數(shù)字有線接口電路單元接入數(shù)字有線通信網(wǎng)，實(shí)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(shí)鐘通過(guò)分頻器分出4096K 時(shí)鐘，16K 時(shí)鐘、32K 時(shí)鐘，其中4096K 時(shí)鐘提供給K 口芯片需要使用，16K 時(shí)鐘提供給CVSD 編解碼器使用，32K 時(shí)鐘供可編程邏輯電路內(nèi)部使用。發(fā)送時(shí)采取數(shù)據(jù)和話音合并進(jìn)行，S3C2410 處理器通過(guò)8 位數(shù)據(jù)總線對(duì)HDLC芯片進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)在16K 時(shí)鐘的下降沿被采樣，然后發(fā)送到可編程邏輯單元，而來(lái)自話音交換矩陣的話音則經(jīng)過(guò)CVSD 編碼后也送到可編程邏輯單元。

2.5 數(shù)字無(wú)線接口電路

通信終端通過(guò)數(shù)字有線接口電路單元接入數(shù)字無(wú)線通信網(wǎng)，實(shí)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(wú)線接入設(shè)備的話音基帶信號(hào)相連接，手柄和車通的話音PTT 控制線直接控制數(shù)字無(wú)線接入設(shè)備的話音控發(fā)。由于數(shù)字無(wú)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(shí)，需將進(jìn)行TTL電平與RS232 電平的轉(zhuǎn)換。提取數(shù)字無(wú)線接入設(shè)備幀跳頻信號(hào)FCP 是數(shù)字無(wú)線接口電路的關(guān)鍵，可編程邏輯電路對(duì)接收FCP 信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)時(shí)匯報(bào)給S3C2410 處理器，S3C2410 處理器以此來(lái)進(jìn)行TDMA 的時(shí)隙劃分。

2.6 車通接口電路

通信終端通過(guò)車通接口電路單元接入數(shù)字車通，實(shí)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(hào)為平衡輸入245mv,輸出非平衡信號(hào)750mv。由于話音交換矩陣輸入輸出的話音信號(hào)均為非平衡信號(hào)，因此，首先將話音交換矩陣的信號(hào)經(jīng)過(guò)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(guò)手柄接口電路單元接入手柄，實(shí)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(hào)為非平衡輸入5v,非平衡輸出5～10mv。手柄接口電路相對(duì)簡(jiǎn)單一些，只需在話音交換矩陣的信號(hào)與手柄信號(hào)之間增加一級(jí)運(yùn)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(shí)現(xiàn)各硬件接口話音信號(hào)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(wú)線接口、數(shù)字有線接口、數(shù)字無(wú)線接口與車通接口或手柄接口的話音轉(zhuǎn)換。同時(shí)須完成話音信號(hào)轉(zhuǎn)接后的信號(hào)幅度匹配。

3 結(jié)束語(yǔ)

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(gè)基于 ARM 的通信終端的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)模擬有線通信接口、數(shù)字有線通信接口、模擬無(wú)線通信接口、數(shù)字無(wú)線通信接口等硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，用以實(shí)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(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)”北京郵電大學(xué)出版社2001年