PCI總線語音卡及WDM驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

CTI(Computer Telephone Integration)即計(jì)算機(jī)電話集成技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了30多年。其中電話語音卡是CTI中的典型應(yīng)用之一，它作為電腦與公用電話網(wǎng)的接口設(shè)備，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到社會(huì)各個(gè)部門。同時(shí)，在語音卡的開發(fā)中也不斷注入了新的技術(shù)，軟件上有語音合成、語音識別等技術(shù)，而硬件上最重要的就是DSP技術(shù)和PCI總線技術(shù)。研制了基于TMS320VC5410 DSP的PCI語音卡，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，取得了良好的效果。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 PCI總線控制芯片PCI2040

PCI總線是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線，它支持32位或64位的總線寬度，頻率通常是33MHz，目前最快的PCI2.0總線工作頻率是66MHz。工作在33MHz、32位時(shí)，理論上最大數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到133MB/s。它支持猝發(fā)工作方式，提高了傳輸速度，支持即插即用，PCI部件和驅(qū)動(dòng)程序可以在各種不同的平臺上運(yùn)行[1]。

實(shí)現(xiàn)PCI總線協(xié)議一般有兩種方法，一是用FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，但PCI協(xié)議比較復(fù)雜，因此難度較大；二是采用PCI總線控制芯片，如AMCC公司的S5933、PLX公司的PCI9080等通用的PCI接口芯片。TI公司專門推出了針對PCI總線和DSP接口的芯片PCI2040[2]，它不但實(shí)現(xiàn)了PCI總線控制的功能，而且提供了和DSP芯片無縫的接口，因而大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度并縮短了開發(fā)時(shí)間。

PCI2040內(nèi)部功能框圖如圖1所示。

PCI2040是一個(gè)PCI-DSP橋接器件，它提供了PCI局部總線和TMS320C54X 8位主機(jī)接口(HPI)與TMS320C6X 16位主機(jī)接口的無縫連接。一片PCI2040最多能同時(shí)掛接4片DSP芯片。同時(shí)，它還提供了一個(gè)串行EEPROM接口，一個(gè)通用輸入輸出接口(GPIO)和一個(gè)16位通用總線接口(為TI JTAG測試總線控制器提供接口)[2]。PCI2040只能作為PCI目標(biāo)設(shè)備使用，不能作為PCI主設(shè)備使用；它只支持單字的讀寫，不能提供DMA操作。PCI2040能夠兼容3.3V和5V信號環(huán)境系統(tǒng)中的3.3V和5V信號可以直接從PCI插槽中獲得。

1.2 語音卡硬件設(shè)計(jì)

1.2.1 功能簡介及硬件框圖

語音卡是基于TMS320VC5410 DSP和PCI2040而設(shè)計(jì)的。此卡的主要功能是：(1)通過電話信號音檢測模塊，將對方說話的聲音經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，交給DSP進(jìn)行壓縮處理，采用G.729編碼算法壓縮后速率可達(dá)到8kbps，然后將壓縮后的碼流通過PCI2040經(jīng)PCI總線存放在計(jì)算機(jī)硬盤上，從而實(shí)現(xiàn)錄音功能。(2)將存在硬盤上的壓縮碼流(以文件形式存在)，通過PCI2040經(jīng)PCI總線傳送到DSP的內(nèi)部緩沖區(qū)中，進(jìn)行解壓縮處理(G.729解碼算法)，并將解碼后的數(shù)據(jù)通過D/A轉(zhuǎn)換回放出來。

語音卡硬件框圖如圖2所示。

電話信號音檢測部分主要實(shí)現(xiàn)振鈴檢測、摘掛機(jī)及話音傳輸功能。系統(tǒng)的核心是DSP，它完成各種復(fù)雜算法的處理，包括G.729編解碼算法、回聲消除算法、話音檢測及軟件摘掛機(jī)算法等。TMS320VC5410是TI 54X系列中一款高性能的DSP，它的處理功能達(dá)到100MIPS，因此能滿足算法復(fù)雜度的要求。它的最大特點(diǎn)是片內(nèi)集成了64K×16bit的RAM和16K×16bit的ROM[3]因而不需要外加SRAM或SDRAM就可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。TMS320VC5410內(nèi)置了3個(gè)多通道緩沖串行口(McBSP)、6個(gè)DMA通道和一個(gè)8位增強(qiáng)型HPI口，可以方便地和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在語音卡的設(shè)計(jì)中，采用PCI2040來完成DSP與主機(jī)交換數(shù)據(jù)的任務(wù)。