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DMR高層協(xié)議在數(shù)字對講機(jī)上的實(shí)現(xiàn)
楊 懋,朱 敏,楊家瑋
(西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院 陜西西安 710071)
摘 要:DMR通信協(xié)議是一個(gè)適用于數(shù)字集群通信系統(tǒng)的新型通信協(xié)議。介紹了在基于DMR通信協(xié)議的數(shù)字對講機(jī)中DMR高層協(xié)議的硬件平臺,并在此基礎(chǔ)之上詳細(xì)介紹了DMR高層協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)成功地驗(yàn)證了DMR呼叫控制層(CCL層)協(xié)議的完整性與正確性,進(jìn)而充分說明了DMR協(xié)議完全可以使用在數(shù)字對講機(jī)以及數(shù)字集群通信系統(tǒng)的研發(fā)之中。
關(guān)鍵詞:DMR;通信協(xié)議;數(shù)字對講機(jī);HPI
中圖分類號:TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:10042373X(2008)172015203
ImplementationofHigherLayerinDMRCommunicationProtocolAppliedtoDigitalHandsets
YANGMao,ZHUMin,YANGJiawei
(CommunicationEngineeringCollege,XidianUniversity,Xi′an,710071,China)
Abstract:DMRcommunicationprotocolisanewstyleinternationalcommunicationprotocolappliedtodigitaltrunkingcommunicationsystems.ThehardwareplatformofDMRhigherlayerofdigitalhandsetsbasedonDMRprotocol,whichthesoftwareimplementationofDMRhigherlayerisintroducedindetail.ThecorrectnessandintegralityofDMRcommunicationprotocolCall2ControllingLayer(CCLlayer)isprovedoutinexperiment.ThenitisadequatelyexplainedthattheDMRcom2municationprotocolcancompletelyusedintheresearchandexploitureofthedigitalhandsetsanddigitaltrunkingcommunica2tionsystem.
Keywords:DMR(DigitalMobileRadio);communicationprotocol;digitalhandsets;HPI
無線對講機(jī)由于具有即時(shí)通信、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本低廉、使用方便以及無需通信費(fèi)等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛地應(yīng)用在民用、軍事、緊急事件處理等方面。尤其在緊急事件處理以及沒有手機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況,對講機(jī)更加顯示出它的不可取代的地位。如今,模擬對講機(jī)仍然占據(jù)絕大部分的市場,但是由于數(shù)字通信可以提供更豐富的業(yè)務(wù)種類、更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量、更好的保密特性、更好的連接性和更高的頻譜效率,因此數(shù)字對講機(jī)的研究、生產(chǎn)和使用是與時(shí)俱進(jìn)的,符合信息化、數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢。DMR(DigitalMobileRadio)協(xié)議是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)于2004年所提出的一種新型的數(shù)字集群通信協(xié)議,具有很好的發(fā)展前途。 1 DMR協(xié)議的簡要介紹 DMR協(xié)議采用2時(shí)隙的TDMA結(jié)構(gòu) [1] ,其中每 個(gè)突發(fā)包含兩個(gè)時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙30ms,每個(gè)突發(fā) 60ms。 DMR協(xié)議包含直通和轉(zhuǎn)發(fā)兩種模式,顧名思義,直通模式是指所有DMR終端實(shí)體都是等價(jià)的,都是移動臺。而轉(zhuǎn)發(fā)模式除了移動臺之外,還需要有基站來進(jìn) 行中繼和轉(zhuǎn)發(fā)。本次數(shù)字對講機(jī)的設(shè)計(jì)是針對直通模式的,沒有特別指明的話,以下所述的內(nèi)容都是針對DMR直通模型的。
DMR協(xié)議結(jié)構(gòu)遵守一種普通的分層結(jié)構(gòu),定義了 一種模型草案,把模型分成三層,如圖1所示。
 2 DMR高層協(xié)議的介紹 DMR協(xié)議的高層不止包括呼叫控制層,還包括數(shù) 據(jù)鏈路層的信道接入部分,當(dāng)然廣義的說高層與用戶接口也是有關(guān)系的。 呼叫控制層主要完成對整個(gè)呼叫過程的控制,對呼叫建立、呼叫保持和呼叫結(jié)束進(jìn)行管理,主要實(shí)現(xiàn)的是信令之間的通信,呼叫控制層呼叫流程[2]如圖2所示。 當(dāng)用戶按下PTT之后,發(fā)端發(fā)送呼叫請求信令(TXCSBK),并等待收端的呼叫請求應(yīng)答信令(UUAns),收到應(yīng)答并且收端允許呼叫(proceed),則發(fā)端按照impolite型的信道接入準(zhǔn)則進(jìn)行信道接入,之后便是語音通話的開始,語音通話之前總是要有一個(gè)語音幀頭(LCHeader)由發(fā)端發(fā)往收端。當(dāng)用戶松開PTT,發(fā)端向收端發(fā)送呼叫結(jié)束信令(EOTX),收端收到后結(jié)束本次呼叫。 
3 DMR高層協(xié)議的數(shù)字對講機(jī)硬件平臺介紹
基于DMR協(xié)議的數(shù)字對講機(jī)基帶模塊硬件框架 如圖3所示。 
其中信號處理器件選用TI的DSP:TMS320VC5510,控制器件選用TI的MCU:MSP430FG4619,語音編碼器件選用高性能的多速率語音編解碼芯片AMBE22000。整個(gè)系統(tǒng)的核心器件是DSP和MCU,DSP完成DMR底層通信(編解碼、幀同步、調(diào)制解調(diào)、數(shù)據(jù)收發(fā)等),MCU主要完成DMR高層控制以及人機(jī)接口等功能(高層協(xié)議、鍵盤、顯示、對射頻的控制和檢測等)。MSP430系列MCU是TI公司推出的一種超低功耗的16位單片機(jī),具有豐富的片內(nèi)外圍資源,有豐富的定時(shí)器、各類串口、顯示驅(qū)動、AD/DA等功能,通用端口也可對位進(jìn)行操作[3]。
信令所走的路線是人機(jī)接口2MCU2DSP2AD/DA2射頻,語音所走的路線是麥克風(fēng)/耳機(jī)2AMBE2DSP2AD/DA2射頻。可以看到,對于DMR高層協(xié)議來說,都是在MCU中實(shí)現(xiàn),因此MCU與DSP之間的通信就顯得格外重要。 VC5510片內(nèi)有增強(qiáng)型主機(jī)接口(EHPI),因此可以很方便的與MCU進(jìn)行連接[4],其電路連接原理圖如圖4所示。 其中HCS為EHPI使能引腳,拉低表示始終使能;HMODE是復(fù)用選擇引腳,為低表示HPI工作在地址、數(shù)據(jù)復(fù)用模式下;HBE0、HBE1為低高字節(jié)使能,都接地表示高低字節(jié)均使能;HDS2拉高之后,HDS1來確定HPI的工作模式;HR/W確定HPI的讀寫模式;HCNTL0、HCNTL1聯(lián)合用來確定主機(jī)訪問HPI的哪個(gè)寄存器:地址寄存器HPIA、數(shù)據(jù)寄存器HPID、控制寄存器HPIC;HRDY為從機(jī)(DSP)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號;HINT用于從機(jī)(DSP)中斷主機(jī)(MCU)。  4 DMR高層協(xié)議的具體硬件實(shí)現(xiàn)
DMR高層協(xié)議的軟件編寫都是在MSP430下完成的,使用的開發(fā)工具是IAR。以下便是呼叫控制層的信令傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)具體實(shí)現(xiàn)。
參考圖2,MCU在檢測到鍵盤有PTT按下之后便進(jìn)入主叫模式,立即組幀TXCSBK,并向DSP發(fā)送80b的信令數(shù)據(jù),同時(shí)給DSP一個(gè)中斷讓其響應(yīng),DSP收到中斷后進(jìn)行信號處理并向收端發(fā)送出去。收端DSP收到發(fā)端來的數(shù)據(jù)并且數(shù)據(jù)處理之后,給MCU一個(gè)中斷,MCU讀數(shù)據(jù)并判斷是否為TXCSBK,若是則進(jìn)入被叫模式,并向發(fā)端返回一個(gè)呼叫應(yīng)答(UUAns)信令。同樣的處理(DSP接收數(shù)據(jù)給MCU中斷或者DSP接到MCU信令向?qū)Ψ桨l(fā)送),發(fā)端收到UUAns之后便可進(jìn)行語音傳輸,首先要發(fā)送72b長度的語音頭信令(LCHeader),之后信令通信可暫時(shí)停止,因?yàn)檎Z音通信不經(jīng)過MCU而且也不屬于高層。在發(fā)端檢測到PTT松開之后,向收端發(fā)送EOTX(Termi2nate)信令來終止呼叫,收端收到發(fā)端的EOTX之后同樣也結(jié)束呼叫。至此,一次完整的通話過程結(jié)束。
當(dāng)然,上面所述的是呼叫完全暢通的情況,偶爾會出現(xiàn)信令傳輸丟失或者幀出錯(cuò)的情況,程序中使用定時(shí)器來定時(shí),定時(shí)時(shí)間到之后則做相應(yīng)處理,部分程序段如下:
TACTL=TASSEL1+TACLR; //開定時(shí)器A,用于等待UU Ans
CCTL0=CCIE;
CCR0=16384; //定時(shí)時(shí)間16384/32.768=500ms
TACTL|=MC1; //增計(jì)數(shù)模式
MCU與DSP之間的通信也是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié),它們之間的通信需要滿足以下時(shí)序[5]要求,如圖5所示。
由于HAS拉高,因此只需要HDS進(jìn)行模式選擇。在HDS的下降沿進(jìn)行鎖存,根據(jù)此時(shí)的HCNTL0和HCNTL1來確定訪問的寄存器,根據(jù)此時(shí)的HR/W來確定讀寫。
所有的上述時(shí)序都全部由MSP430來編程實(shí)現(xiàn)[6](HRDY除外)。
部分程序段(HPI讀)如下:
int HPI MODULE::HPI_Read(char nRegCode){
char hi;
char lo;
char temp; int res; int i;
while(!(P1IN&0x10));
P7DIR=0; //Lowbyte P8DIR=0; //Highbyte temp=(char)(nRegCode|0x84); //HDS1----High;HR/W----High
P1OUT=temp;
P1OUT&=0xFB; //HDS1----Low
for(i=0;i<10;i++);
lo=P7IN; hi=P8IN;
P1OUT|=0x04;//HDS1----High
res=(int)(hi); res<<=8; res=res+lo; returnres; } 5 結(jié) 語 實(shí)驗(yàn)證明,DMR高層協(xié)議是可行的、正確的,它完全可以用在數(shù)字對講機(jī)的研究開發(fā)之中。DMR協(xié)議還處于初期還在不斷完善,相信在將來的數(shù)字集群通信甚至蜂窩通信中DMR通信協(xié)議均可以占據(jù)一席之地。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]ETSITS10236122.ElectromagneticcompatibilityandRa2dioSpectrumMatters(ERM);DigitalMobileRadio(DMR)Systems;Part2:DMRAirInterface(AI)Protocol.
[2]ETSITS10236122.ElectromagneticcompatibilityandRa2dioSpectrumMatters(ERM);DigitalMobileRadio(DMR)Systems;Part2:DMRVoiceandGenericServicesandFacilities.
[3]TI:75265.MSP430xG461xMixedSignalMicrocontroller.
[4]TI:SLLA174.InterfacingtheMSP430withaDSPApplication. [5]TI:SPRS076N.TMS320VC5510/5510AFixed-PointDig2italSignalProcessorsDataManual.
[6]秦龍.MSP430單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
