單片機在3G基站控制中的應用

1、    單片機在3G基站控制中的應用    電子技術應用    肖迎春 時間:2008年03月26日     字 體: 大 中 小        關鍵詞:<"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基站控制板設計中，采用單片機AT89s8252完成了對其他單板信

3、息的采集、網(wǎng)絡配置、設備運行監(jiān)控以及與主CPU通信等功能，說明了低檔器件在高檔設備中同樣具有應用價值。關鍵詞： 3G WCDMA 基站 控制板 單片機 RS485 SPI?第三代移動通信（3G）是一個復雜而龐大的系統(tǒng)，其采用的芯片大都是高端、昂貴和功能強大的，簡單的單片機應用在3G系統(tǒng)似乎不可能。事實上，筆者在參與某通信設備公司的3G設備設計時，在某些地方采用了低檔單片機，用它實現(xiàn)了很多功能。這對于精簡電路、節(jié)約成本很有意義。本文僅介紹單片機在3G基站控制板中的應用情況。1 系統(tǒng)總體3G制式之一的WCDMA網(wǎng)絡系統(tǒng)由基站(NodeB)、無線網(wǎng)絡控制器（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)范的標準接口，以實現(xiàn)不同廠商之間產(chǎn)品的對接，而設備內部的功能實現(xiàn)是自主的。在NodeB設計中有一塊控制板，主要完成Uu接口和Iub接口信令處理及Node B監(jiān)控維護?？刂瓢宓暮诵氖且粔K高檔CPU，另外還有一塊AT89s8252單片機，其硬件總體結構如圖1。單片機在控制板中起承上啟下的作用，主要完成以下任務：(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)與串口擴展模塊PCM9576通信，將RS485總線上的單板信息轉發(fā)給CPU，同時將CPU命令下發(fā)給RS485總線上的單板。(3)負責控制板主備倒換。(4)配置和監(jiān)控以太網(wǎng)。單片機部分的設計可根據(jù)功能要求分為四個模塊：(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 上電初始化單片機的上電初始化主要分為兩部分：一是單片機自檢；二是與CPU通信

6、，并上傳初始化信息。單片機自檢主要是檢測相關的外圍器件和單片機自身檢測等。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和單片機完成控制功能。CPU和單片機同時上電,單片機的初始化工作將先于CPU完成。單片機通過I/O口獲得參與主備競爭的控制板主備狀態(tài)和槽位號等初始化信息，并通過串口向CPU發(fā)送，直到得到CPU回應。如在規(guī)定的時間內沒有得到CPU響應，單片機必須發(fā)起主備切換。3 串口通信使用FIFO為16B的擴展串行芯片ST16C2552對單片機的串口進行擴展，沒有使用內置串口。這樣做的好處是形式統(tǒng)一，利于軟件的統(tǒng)一處理，同時增加了緩沖區(qū)。其中一個串口與CPU相連，另一個串

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，用停等應答機制實現(xiàn)軟件流控。(1)建立數(shù)據(jù)連接單片機向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，首先設置一個惟一的編號，并且啟動定時器，等待回應。若在定時器到達之前接收到單板回應，則認為數(shù)據(jù)發(fā)送成功；否則等時間到后重新發(fā)送此數(shù)據(jù)。(3)鏈路斷開對于采用RS485方式的串口通信鏈路，單板在規(guī)定時間內發(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與CPU之間的串口通信采用停等式滑動窗口作為差錯和流量控制手段。在該鏈路上，CPU和單片機是對等的，即都能向對方發(fā)送命令，同時也能響應對方的命令。單片機每向CPU發(fā)送一個消息，單片機串口通信處理模塊便啟動一個定時器，等待回應數(shù)據(jù)的到來。在定時器到達之前，若成功地接收到

9、串口發(fā)送的數(shù)據(jù)，則認為數(shù)據(jù)發(fā)送成功；沒有接收到回應，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，則認為鏈路中斷。單片機收到CPU的消息，必須回應CPU。CPU定期向單片機發(fā)送鏈路檢測幀，單片機給出回應，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行熱備份?？刂瓢迳想姾筮M行模塊自檢，只有自檢成功的單板才能參與主備競爭。主備競爭結束后，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)進行主備之間的數(shù)據(jù)交換，達到熱備份目的。同時，在主板出現(xiàn)異常情況時，會自動進行主備切換。主備控制板之間有主備競爭連線、在位檢測連線、復位對板連線以及故障指示連線。主備控制板上電后

10、首先進行主備競爭，由單片機上報主備狀態(tài)。在正常運行過程中，各個單板上的單片機和邏輯電路負責監(jiān)測本板和對板連接電路的狀態(tài)，一旦發(fā)生主板故障立即進行倒換?？刂瓢鍍葐纹瑱C通過與相應的EPLD邏輯連接實現(xiàn)單板的主備切換邏輯控制；同時單片機通過RS232串口與PCM9576通信，完成整個單板的狀態(tài)監(jiān)測。在下列情況下，控制板產(chǎn)生主備倒換：(1)當主板被拔出、掉電和復位時，主板發(fā)生主備倒換。主板產(chǎn)生一個外部中斷通知對板上的單片機，對板單片機向EPLD中寫控制寄存器實現(xiàn)主備倒換。把該中斷解釋成主備倒換的消息，在50ms內通過串口告知本板的CPU模塊。(2)當以太網(wǎng)失控、OAM發(fā)出切換時，由CPU發(fā)出主備切換命

11、令給單片機，單片機向EPLD中寫控制寄存器實現(xiàn)主備倒換。這部分軟件模塊主要實現(xiàn)對外部中斷的響應和與CPU串口例程間的協(xié)調。由于串口鏈路只建立在CPU子板與單片機之間，與外界無任何聯(lián)系，主備倒換發(fā)生時，不進行任何處理，繼續(xù)維持CPU子板與單片機之間的鏈路。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)務網(wǎng)交換兩部分?？刂瓢鍍炔坑?片BCM5328構成12口的10/100Mbps自適應無阻塞以太網(wǎng)交換，實現(xiàn)NodeB內部控制網(wǎng)的無阻塞交換?？刂凭W(wǎng)的路由表采用靜態(tài)路由，上電時由控制板內部的PCM9576通過SPI口配置。業(yè)務網(wǎng)內部由3片BCM5328構成25口的10/100Mbps自適應無阻塞以太網(wǎng)交換，實現(xiàn)NodeB內部業(yè)務網(wǎng)的無阻塞交換。業(yè)務網(wǎng)的路由表采用靜態(tài)路由，上電時由內部的PCM9576通過SPI口配置?？刂瓢灏鍍?片BCM5328的路由表設置和狀態(tài)監(jiān)控都通過SPI接口完成。SPI口的讀寫時序由單片機管腳通過SPI端口實現(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，通過單片機另外連接一個控制腳，控制SPI切換到業(yè)務網(wǎng)或控制網(wǎng)