MSP4000型處理器在軟交換終端設備中的應用

摘 要：MSP4000是PMC―Sierra公司生產的多業務處理器．內部集成了語音編解碼用DSP、MIPS內核、VPN安全引擎和MAC控制器等．使用這種處理器可完成軟交換系統中IAD設備的設計。介紹MSP4000的系統結構及各個模塊的功能．并給出根據MSB4000設計的IAD設備的硬件方案和軟件流程。
關鍵詞：MSP4000；IAD；軟交換；VPN；應用

1 引言
隨著全球寬帶網絡的迅猛發展．軟交換系統的應用越來越廣泛．對軟交換終端設備的需求量越來越大，而目前的軟交換終端如IAD(Integratecl Ac-cess Device)設備、AG(Acce8s Gateway)設備、IP話機等普遍存在成本高、穿越NAT和防火墻困難、IP語音通訊安全難以保證等問題。本文介紹一種低成本的IAD設備設計方案．該方案徹底解決了軟交換終端設備穿越私網和語音安全的問題。

2 MSP4000型多業務處理器
該方案采用PMC―Sierra公司的MSP4000型多業務處理器為核心處理電路，配合盡量少的外圍電路即可完成IAD設備的設計。電路內置的DSP內核可以滿足不同語音壓縮算法和編解碼的需要．同時．電路集成了加密安全引擎．能夠提供支持專業遠程辦公要求的高性能VPN服務。另外，內置的3個MAC控制器配合路由軟件包可提供對NAT的支持．能滿足小型企業．專業遠程辦公及分支機構的V0IP應用。MSP4000的硬件結構如圖1所示。

2．1 MIPS32 4Km內核
MIPS32 4Km內核是MSP4000的主控制器。其工作頻率為150 MHz，內含16 KB高速指令緩存和16 KB高速數據緩存．完全能滿足數據處理的需要。

2．2 內存控制器
內存控制器是外部SDRAM和Flash的接口控制電路．通過內部的4路交換模塊和總線控制器實現外部SRAM和Flash與MIPS內核進行數據交換和數據緩存，可支持128 MB SDRAM和32 MBFlash。

2．3 語音引擎
語音引擎采用100 MHz的ISI ZSP數字信號處理器．它集成了80 KB的指令緩存和64 KB的片上SRAM，同時．還集成了一個ADPCM的硬件加速器。通過電話接口電路與外部的SLtO(用戶電路)連接。語音引擎支持G．711u、G．711a、G.723．1、G．726、G．729a/b等編碼及壓縮算法．以及G．168的回波抵消、G71l―Fax、T．38一Fax、DTMF生成與檢測等功能。

超快的多業務總線是真正的并行處理總線，峰值處理帶寬達3．2 Gb／s，采用優先接入策略來滿足語音和數據流的無阻塞處理。

2．5 安全引擎
安全引擎支持DES、3DES、MD5、SHA一1等算法的硬件加速．可產生真正的32位隨機數，完全符合IPsec標準．滿足VPN的應用。

2．6 電話接口
電話接口采用雙TDM接口，每個TDM接口提供128個全雙工通道。能夠自適應或從WAN口提取時鐘．可與GSLAC/Tl／El的成幀器直接接口。

2．7 系統控制
提供8個中斷輸入、多條GPIO(通用I／O)線、2個系統時鐘、1個MIPS定時器、1個看門狗定時器、1個拷貝引擎．提供高達12 Mtds的數據吞吐量。

2．8 系統的輔助接口
提供1個UAIRT(通用異步串行接口)、1個SCC(串行通信控制器)接口、1個SPI／MPI和1個雙線串口。

2．9 MAC控制器提供3個獨立的10／100以太網MAC控制器，支持VLAN標簽和DMZ功能。

3 MSP4000在IAD設備中的應用
3．1 lAD設備的硬件原理
如圖2所示．MSP4000是IAD設備的單片解決方案．通過極少的外圍器件即可完成設計，有效地減小了PCB的面積。該方案具有較高的性價比。

外接的Flash(SST39VF320)是程序存儲器，系統軟件由此自舉啟動。SDRAM(K4S643220)是程序的運行空間。

3個MAC控制器通過外接的Ethemet物理層電路(RTL8201)和網口濾波器提供3個獨立的以太網接口．3個接口可以任意設置為WAN口和LAN口．系統軟件提供路由功能，配合安全引擎提供VPN功能。

其UART口外接RS232的電平轉換電路，為I-AD提供CU(Command Line Interface)調試接口。

MSP4000的TDM接口連接外部的4通道CODEC，實現4路FXS接口，其中AM79QO3是4通道CODEC,AM79R79是單片SLLC電路。

3．2 lAD設備的軟件實現
MSP4000提供了豐富的應用軟件與驅動模塊，如VPN、以太網驅動、CODEC驅動等。用戶僅需添加自己的VOIP協議棧如SIP／H．323／MGCP等，就可方便快速地開發IAD設備。

圖3示出巨龍公司基于MSP4000開發的SIP協議IAD的軟件流程。

MSP4000的初始化流程有著與RTOS中標準BSP(Board Support Package)要求相同的次序。系統初始啟動時，MSP4000自動讀取Bootrom中的指令。對系統進行基本的初始化工作。然后運行SIP協議棧、SIP UA及其配置管理軟件，實現SIP終端的功能。對于私網與防火墻的穿越，也可利用MSP4000內置的VPN引擎來實現。