单片机在3G基站控制中的应用

1、    单片机在3G基站控制中的应用    电子技术应用    肖迎春 时间:2008年03月26日     字 体: 大 中 小        关键词:<"cblue" " target='_blank'>串口<"cblue" " target='_bla

2、nk'>链路<"cblue" " target='_blank'>上电<"cblue" " target='_blank'>轮询<"cblue" " target='_blank'>串口通信            摘要： 在3G基站控制板设计中，采用单片机AT89s8252完成了对其他单板信

3、息的采集、网络配置、设备运行监控以及与主CPU通信等功能，说明了低档器件在高档设备中同样具有应用价值。关键词： 3G WCDMA 基站 控制板 单片机 RS485 SPI?第三代移动通信（3G）是一个复杂而庞大的系统，其采用的芯片大都是高端、昂贵和功能强大的，简单的单片机应用在3G系统似乎不可能。事实上，笔者在参与某通信设备公司的3G设备设计时，在某些地方采用了低档单片机，用它实现了很多功能。这对于精简电路、节约成本很有意义。本文仅介绍单片机在3G基站控制板中的应用情况。1 系统总体3G制式之一的WCDMA网络系统由基站(NodeB)、无线网络控制器（RNC）和核心网（CN）三部分组成1。这三

4、部分之间的连接采用3GPP2规范的标准接口，以实现不同厂商之间产品的对接，而设备内部的功能实现是自主的。在NodeB设计中有一块控制板，主要完成Uu接口和Iub接口信令处理及Node B监控维护。控制板的核心是一块高档CPU，另外还有一块AT89s8252单片机，其硬件总体结构如图1。单片机在控制板中起承上启下的作用，主要完成以下任务：(1)<"cblue" " title="轮询">轮询和搜集RS485总线上单板的<"cblue" " title="串口">串口消息。(

5、2)与串口扩展模块PCM9576通信，将RS485总线上的单板信息转发给CPU，同时将CPU命令下发给RS485总线上的单板。(3)负责控制板主备倒换。(4)配置和监控以太网。单片机部分的设计可根据功能要求分为四个模块：(1)<"cblue" " title="上电">上电初始化模块；(2)<"cblue" " title="串口通信">串口通信模块；(3)主备倒换模块；(4)配置以太网模块。2 上电初始化单片机的上电初始化主要分为两部分：一是单片机自检；二是与CPU通信

6、，并上传初始化信息。单片机自检主要是检测相关的外围器件和单片机自身检测等。与CPU通信是保证控制板正常工作必不可少的条件。控制板主要由CPU和单片机完成控制功能。CPU和单片机同时上电,单片机的初始化工作将先于CPU完成。单片机通过I/O口获得参与主备竞争的控制板主备状态和槽位号等初始化信息，并通过串口向CPU发送，直到得到CPU回应。如在规定的时间内没有得到CPU响应，单片机必须发起主备切换。3 串口通信使用FIFO为16B的扩展串行芯片ST16C2552对单片机的串口进行扩展，没有使用内置串口。这样做的好处是形式统一，利于软件的统一处理，同时增加了缓冲区。其中一个串口与CPU相连，另一个串

7、口挂在RS485总线上，与基带板、射频板、背板等类型的单板通信。串口程序分为轮询RS485总线上单板的模块和与CPU通信的模块。其中485总线模块完成差错处理、数据接收、数据发送、流量控制等功能。单片机与CPU之间主要传递主备切换和轮询单板的信息。3.1 与485总线的通信RS485总线上的通信过程主要由三部分组成：建立<"cblue" " title="链路">链路、链路断开、数据通信。采用主从方式发送，用停等应答机制实现软件流控。(1)建立数据连接单片机向485总线上各单板轮询，分别发送命令消息或轮询消息，同时建立链路。(2)数

8、据通信在RS485链路上发送通信数据包时，首先设置一个惟一的编号，并且启动定时器，等待回应。若在定时器到达之前接收到单板回应，则认为数据发送成功；否则等时间到后重新发送此数据。(3)链路断开对于采用RS485方式的串口通信链路，单板在规定时间内发送完数据后，该逻辑链路断开，控制板继续轮询下一单板。3.2 与CPU子板串口通信单片机与CPU之间的串口通信采用停等式滑动窗口作为差错和流量控制手段。在该链路上，CPU和单片机是对等的，即都能向对方发送命令，同时也能响应对方的命令。单片机每向CPU发送一个消息，单片机串口通信处理模块便启动一个定时器，等待回应数据的到来。在定时器到达之前，若成功地接收到

9、串口发送的数据，则认为数据发送成功；没有接收到回应，则重新发送这些数据；多次重新发送数据失败，则认为链路中断。单片机收到CPU的消息，必须回应CPU。CPU定期向单片机发送链路检测帧，单片机给出回应，以保证链路通畅。4 主备倒换为了提高控制板的可靠性，模块采取主备形式进行热备份。控制板上电后进行模块自检，只有自检成功的单板才能参与主备竞争。主备竞争结束后，一块为主板，另一块为备板；在工作过程中，主板和备板之间通过以太网进行主备之间的数据交换，达到热备份目的。同时，在主板出现异常情况时，会自动进行主备切换。主备控制板之间有主备竞争连线、在位检测连线、复位对板连线以及故障指示连线。主备控制板上电后

10、首先进行主备竞争，由单片机上报主备状态。在正常运行过程中，各个单板上的单片机和逻辑电路负责监测本板和对板连接电路的状态，一旦发生主板故障立即进行倒换。控制板内单片机通过与相应的EPLD逻辑连接实现单板的主备切换逻辑控制；同时单片机通过RS232串口与PCM9576通信，完成整个单板的状态监测。在下列情况下，控制板产生主备倒换：(1)当主板被拔出、掉电和复位时，主板发生主备倒换。主板产生一个外部中断通知对板上的单片机，对板单片机向EPLD中写控制寄存器实现主备倒换。把该中断解释成主备倒换的消息，在50ms内通过串口告知本板的CPU模块。(2)当以太网失控、OAM发出切换时，由CPU发出主备切换命

11、令给单片机，单片机向EPLD中写控制寄存器实现主备倒换。这部分软件模块主要实现对外部中断的响应和与CPU串口例程间的协调。由于串口链路只建立在CPU子板与单片机之间，与外界无任何联系，主备倒换发生时，不进行任何处理，继续维持CPU子板与单片机之间的链路。5 配置以太网模块控制板中的以太网分为控制网和业务网交换两部分。控制板内部由2片BCM5328构成12口的10/100Mbps自适应无阻塞以太网交换，实现NodeB内部控制网的无阻塞交换。控制网的路由表采用静态路由，上电时由控制板内部的PCM9576通过SPI口配置。业务网内部由3片BCM5328构成25口的10/100Mbps自适应无阻塞以太网交换，实现NodeB内部业务网的无阻塞交换。业务网的路由表采用静态路由，上电时由内部的PCM9576通过SPI口配置。控制板板内5片BCM5328的路由表设置和状态监控都通过SPI接口完成。SPI口的读写时序由单片机管脚通过SPI端口实现。由于BCM5328的SPI规定最多只能寻址4片BCM5328芯片，所以SPI接口连接到EPLD，通过单片机另外连接一个控制脚，控制SPI切换到业务网或控制网