單片機(jī)在3G基站控制中的應(yīng)用

1、    單片機(jī)在3G基站控制中的應(yīng)用    電子技術(shù)應(yīng)用    肖迎春 時(shí)間:2008年03月26日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:<"cblue" " target='_blank'>串口<"cblue" " target='_bla

2、nk'>鏈路<"cblue" " target='_blank'>上電<"cblue" " target='_blank'>輪詢<"cblue" " target='_blank'>串口通信            摘要： 在3G基站控制板設(shè)計(jì)中，采用單片機(jī)AT89s8252完成了對(duì)其他單板信

3、息的采集、網(wǎng)絡(luò)配置、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控以及與主CPU通信等功能，說明了低檔器件在高檔設(shè)備中同樣具有應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞： 3G WCDMA 基站 控制板 單片機(jī) RS485 SPI?第三代移動(dòng)通信（3G）是一個(gè)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)，其采用的芯片大都是高端、昂貴和功能強(qiáng)大的，簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用在3G系統(tǒng)似乎不可能。事實(shí)上，筆者在參與某通信設(shè)備公司的3G設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，在某些地方采用了低檔單片機(jī)，用它實(shí)現(xiàn)了很多功能。這對(duì)于精簡(jiǎn)電路、節(jié)約成本很有意義。本文僅介紹單片機(jī)在3G基站控制板中的應(yīng)用情況。1 系統(tǒng)總體3G制式之一的WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由基站(NodeB)、無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）和核心網(wǎng)（CN）三部分組成1。這三

4、部分之間的連接采用3GPP2規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)接口，以實(shí)現(xiàn)不同廠商之間產(chǎn)品的對(duì)接，而設(shè)備內(nèi)部的功能實(shí)現(xiàn)是自主的。在NodeB設(shè)計(jì)中有一塊控制板，主要完成Uu接口和Iub接口信令處理及Node B監(jiān)控維護(hù)。控制板的核心是一塊高檔CPU，另外還有一塊AT89s8252單片機(jī)，其硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1。單片機(jī)在控制板中起承上啟下的作用，主要完成以下任務(wù)：(1)<"cblue" " title="輪詢">輪詢和搜集RS485總線上單板的<"cblue" " title="串口">串口消息。(

5、2)與串口擴(kuò)展模塊PCM9576通信，將RS485總線上的單板信息轉(zhuǎn)發(fā)給CPU，同時(shí)將CPU命令下發(fā)給RS485總線上的單板。(3)負(fù)責(zé)控制板主備倒換。(4)配置和監(jiān)控以太網(wǎng)。單片機(jī)部分的設(shè)計(jì)可根據(jù)功能要求分為四個(gè)模塊：(1)<"cblue" " title="上電">上電初始化模塊；(2)<"cblue" " title="串口通信">串口通信模塊；(3)主備倒換模塊；(4)配置以太網(wǎng)模塊。2 上電初始化單片機(jī)的上電初始化主要分為兩部分：一是單片機(jī)自檢；二是與CPU通信

6、，并上傳初始化信息。單片機(jī)自檢主要是檢測(cè)相關(guān)的外圍器件和單片機(jī)自身檢測(cè)等。與CPU通信是保證控制板正常工作必不可少的條件?？刂瓢逯饕蒀PU和單片機(jī)完成控制功能。CPU和單片機(jī)同時(shí)上電,單片機(jī)的初始化工作將先于CPU完成。單片機(jī)通過I/O口獲得參與主備競(jìng)爭(zhēng)的控制板主備狀態(tài)和槽位號(hào)等初始化信息，并通過串口向CPU發(fā)送，直到得到CPU回應(yīng)。如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有得到CPU響應(yīng)，單片機(jī)必須發(fā)起主備切換。3 串口通信使用FIFO為16B的擴(kuò)展串行芯片ST16C2552對(duì)單片機(jī)的串口進(jìn)行擴(kuò)展，沒有使用內(nèi)置串口。這樣做的好處是形式統(tǒng)一，利于軟件的統(tǒng)一處理，同時(shí)增加了緩沖區(qū)。其中一個(gè)串口與CPU相連，另一個(gè)串

7、口掛在RS485總線上，與基帶板、射頻板、背板等類型的單板通信。串口程序分為輪詢RS485總線上單板的模塊和與CPU通信的模塊。其中485總線模塊完成差錯(cuò)處理、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送、流量控制等功能。單片機(jī)與CPU之間主要傳遞主備切換和輪詢單板的信息。3.1 與485總線的通信RS485總線上的通信過程主要由三部分組成：建立<"cblue" " title="鏈路">鏈路、鏈路斷開、數(shù)據(jù)通信。采用主從方式發(fā)送，用停等應(yīng)答機(jī)制實(shí)現(xiàn)軟件流控。(1)建立數(shù)據(jù)連接單片機(jī)向485總線上各單板輪詢，分別發(fā)送命令消息或輪詢消息，同時(shí)建立鏈路。(2)數(shù)

8、據(jù)通信在RS485鏈路上發(fā)送通信數(shù)據(jù)包時(shí)，首先設(shè)置一個(gè)惟一的編號(hào)，并且啟動(dòng)定時(shí)器，等待回應(yīng)。若在定時(shí)器到達(dá)之前接收到單板回應(yīng)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)發(fā)送成功；否則等時(shí)間到后重新發(fā)送此數(shù)據(jù)。(3)鏈路斷開對(duì)于采用RS485方式的串口通信鏈路，單板在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，該邏輯鏈路斷開，控制板繼續(xù)輪詢下一單板。3.2 與CPU子板串口通信單片機(jī)與CPU之間的串口通信采用停等式滑動(dòng)窗口作為差錯(cuò)和流量控制手段。在該鏈路上，CPU和單片機(jī)是對(duì)等的，即都能向?qū)Ψ桨l(fā)送命令，同時(shí)也能響應(yīng)對(duì)方的命令。單片機(jī)每向CPU發(fā)送一個(gè)消息，單片機(jī)串口通信處理模塊便啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，等待回應(yīng)數(shù)據(jù)的到來。在定時(shí)器到達(dá)之前，若成功地接收到

9、串口發(fā)送的數(shù)據(jù)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)發(fā)送成功；沒有接收到回應(yīng)，則重新發(fā)送這些數(shù)據(jù)；多次重新發(fā)送數(shù)據(jù)失敗，則認(rèn)為鏈路中斷。單片機(jī)收到CPU的消息，必須回應(yīng)CPU。CPU定期向單片機(jī)發(fā)送鏈路檢測(cè)幀，單片機(jī)給出回應(yīng)，以保證鏈路通暢。4 主備倒換為了提高控制板的可靠性，模塊采取主備形式進(jìn)行熱備份?？刂瓢迳想姾筮M(jìn)行模塊自檢，只有自檢成功的單板才能參與主備競(jìng)爭(zhēng)。主備競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束后，一塊為主板，另一塊為備板；在工作過程中，主板和備板之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行主備之間的數(shù)據(jù)交換，達(dá)到熱備份目的。同時(shí)，在主板出現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行主備切換。主備控制板之間有主備競(jìng)爭(zhēng)連線、在位檢測(cè)連線、復(fù)位對(duì)板連線以及故障指示連線。主備控制板上電后

10、首先進(jìn)行主備競(jìng)爭(zhēng)，由單片機(jī)上報(bào)主備狀態(tài)。在正常運(yùn)行過程中，各個(gè)單板上的單片機(jī)和邏輯電路負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)本板和對(duì)板連接電路的狀態(tài)，一旦發(fā)生主板故障立即進(jìn)行倒換?？刂瓢鍍?nèi)單片機(jī)通過與相應(yīng)的EPLD邏輯連接實(shí)現(xiàn)單板的主備切換邏輯控制；同時(shí)單片機(jī)通過RS232串口與PCM9576通信，完成整個(gè)單板的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。在下列情況下，控制板產(chǎn)生主備倒換：(1)當(dāng)主板被拔出、掉電和復(fù)位時(shí)，主板發(fā)生主備倒換。主板產(chǎn)生一個(gè)外部中斷通知對(duì)板上的單片機(jī)，對(duì)板單片機(jī)向EPLD中寫控制寄存器實(shí)現(xiàn)主備倒換。把該中斷解釋成主備倒換的消息，在50ms內(nèi)通過串口告知本板的CPU模塊。(2)當(dāng)以太網(wǎng)失控、OAM發(fā)出切換時(shí)，由CPU發(fā)出主備切換命

11、令給單片機(jī)，單片機(jī)向EPLD中寫控制寄存器實(shí)現(xiàn)主備倒換。這部分軟件模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)外部中斷的響應(yīng)和與CPU串口例程間的協(xié)調(diào)。由于串口鏈路只建立在CPU子板與單片機(jī)之間，與外界無任何聯(lián)系，主備倒換發(fā)生時(shí)，不進(jìn)行任何處理，繼續(xù)維持CPU子板與單片機(jī)之間的鏈路。5 配置以太網(wǎng)模塊控制板中的以太網(wǎng)分為控制網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)交換兩部分?？刂瓢鍍?nèi)部由2片BCM5328構(gòu)成12口的10/100Mbps自適應(yīng)無阻塞以太網(wǎng)交換，實(shí)現(xiàn)NodeB內(nèi)部控制網(wǎng)的無阻塞交換?？刂凭W(wǎng)的路由表采用靜態(tài)路由，上電時(shí)由控制板內(nèi)部的PCM9576通過SPI口配置。業(yè)務(wù)網(wǎng)內(nèi)部由3片BCM5328構(gòu)成25口的10/100Mbps自適應(yīng)無阻塞以太網(wǎng)交換，實(shí)現(xiàn)NodeB內(nèi)部業(yè)務(wù)網(wǎng)的無阻塞交換。業(yè)務(wù)網(wǎng)的路由表采用靜態(tài)路由，上電時(shí)由內(nèi)部的PCM9576通過SPI口配置?？刂瓢灏鍍?nèi)5片BCM5328的路由表設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)控都通過SPI接口完成。SPI口的讀寫時(shí)序由單片機(jī)管腳通過SPI端口實(shí)現(xiàn)。由于BCM5328的SPI規(guī)定最多只能尋址4片BCM5328芯片，所以SPI接口連接到EPLD，通過單片機(jī)另外連接一個(gè)控制腳，控制SPI切換到業(yè)務(wù)網(wǎng)或控制網(wǎng)