PCI总线语音卡及WDM驱动程序设计

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:436

摘要：介绍了pci总线控制芯片pci2040的功能及内部结构，分析了基于pci总线的dsp语音卡的硬件结构及实现方法，描述了wdm设备驱动程序的特点及pci语音卡驱动程序主要模块的设计方法和编程注意要点。

关键词：pci总线　pci2040　dsp　wdm　驱动

cti(computer telephone integration)即计算机电话集成技术已经发展了30多年。其中电话语音卡是cti中的典型应用之一，它作为电脑与公用电话网的接口设备，应用领域已经渗透到社会各个部门。同时，在语音卡的开发中也不断注入了新的技术，软件上有语音合成、语音识别等技术，而硬件上最重要的就是dsp技术和pci总线技术。研制了基于tms320vc5410 dsp的pci语音卡，并设计了相应的wdm设备驱动程序，取得了良好的效果。

1 硬件设计

1.1 pci总线控制芯片pci2040

pci总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线，它支持32位或64位的总线宽度，频率通常是33mhz，目前最快的pci2.0总线工作频率是66mhz。工作在33mhz、32位时，理论上最大数据传输速率能达到133mb/s。它支持猝发工作方式，提高了传输速度，支持即插即用，pci部件和驱动程序可以在各种不同的平台上运行[1]。

实现pci总线协议一般有两种方法，一是用fpga设计实现，但pci协议比较复杂，因此难度较大；二是采用pci总线控制芯片，如amcc公司的s5933、plx公司的pci9080等通用的pci接口芯片。ti公司专门推出了针对pci总线和dsp接口的芯片pci2040[2]，它不但实现了pci总线控制的功能，而且提供了和dsp芯片无缝的接口，因而大大简化了系统设计的复杂度并缩短了开发时间。

pci2040内部功能框图如图1所示。

pci2040是一个pci-dsp桥接器件，它提供了pci局部总线和tms320c54x 8位主机接口(hpi)与tms320c6x 16位主机接口的无缝连接。一片pci2040最多能同时挂接4片dsp芯片。同时，它还提供了一个串行eeprom接口，一个通用输入输出接口(gpio)和一个16位通用总线接口(为ti jtag测试总线控制器提供接口)[2]。pci2040只能作为pci目标设备使用，不能作为pci主设备使用；它只支持单字的读写，不能提供dma操作。pci2040能够兼容3.3v和5v信号环境系统中的3.3v和5v信号可以直接从pci插槽中获得。

1.2 语音卡硬件设计

1.2.1 功能简介及硬件框图

语音卡是基于tms320vc5410 dsp和pci2040而设计的。此卡的主要功能是：(1)通过电话信号音检测模块，将对方说话的声音经a/d转换后，交给dsp进行压缩处理，采用g.729编码算法压缩后速率可达到8kbps，然后将压缩后的码流通过pci2040经pci总线存放在计算机硬盘上，从而实现录音功能。(2)将存在硬盘上的压缩码流(以文件形式存在)，通过pci2040经pci总线传送到dsp的内部缓冲区中，进行解压缩处理(g.729解码算法)，并将解码后的数据通过d/a转换回放出来。

语音卡硬件框图如图2所示。

电话信号音检测部分主要实现振铃检测、摘挂机及话音传输功能。系统的核心是dsp，它完成各种复杂算法的处理，包括g.729编解码算法、回声消除算法、话音检测及软件摘挂机算法等。tms320vc5410是ti 54x系列中一款高性能的dsp，它的处理功能达到100mips，因此能满足算法复杂度的要求。它的最大特点是片内集成了64k×16bit的ram和16k×16bit的rom[3]因而不需要外加sram或sdram就可以满足系统设计的要求。tms320vc5410内置了3个多通道缓冲串行口(mcbsp)、6个dma通道和一个8位增强型hpi口，可以方便地和外部进行数据交换。在语音卡的设计中，采用pci2040来完成dsp与主机交换数据的任务。

1.2.2 pci2040与tms320vc5410接口

pci2040与tms320vc5410 hpi口的连接如图3所示。

pci_ad31~pci_ad15决定了pci2040的控制空间基地址(control space base address)寄存器的值，这个值实际上是系统自动分配的。所有的pnp器件都是如此它将控制空间映射到主机内存，映射的空间大小为232-17=32kb。dsp芯片的选择是通过解码pci_ad14、pci_ad13来实现的。而pci_ad12和pci_ad11分别映射到hcntl1和hcntl0，用以决定访问dsp hpi寄存器的方式。其对应关系如表1所示。