主頁（http://www.by236.com）：DMR 高層協議在數字對講機上的實現
DMR高層協議在數字對講機上的實現
楊 懋,朱 敏,楊家瑋
(西安電子科技大學通信工程學院 陜西西安 710071)
摘 要:DMR通信協議是一個適用于數字集群通信系統的新型通信協議。介紹了在基于DMR通信協議的數字對講機中DMR高層協議的硬件平臺,并在此基礎之上詳細介紹了DMR高層協議的軟件實現。通過實驗成功地驗證了DMR呼叫控制層(CCL層)協議的完整性與正確性,進而充分說明了DMR協議完全可以使用在數字對講機以及數字集群通信系統的研發之中。
關鍵詞:DMR;通信協議;數字對講機;HPI
中圖分類號:TN929 文獻標識碼: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
無線對講機由于具有即時通信、經濟實用、成本低廉、使用方便以及無需通信費等優點,而被廣泛地應用在民用、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網絡覆蓋的情況,對講機更加顯示出它的不可取代的地位。如今,模擬對講機仍然占據絕大部分的市場,但是由于數字通信可以提供更豐富的業務種類、更好的業務質量、更好的保密特性、更好的連接性和更高的頻譜效率,因此數字對講機的研究、生產和使用是與時俱進的,符合信息化、數字化發展的必然趨勢。DMR(DigitalMobileRadio)協議是歐洲電信標準協會(ETSI)于2004年所提出的一種新型的數字集群通信協議,具有很好的發展前途。 1 DMR協議的簡要介紹 DMR協議采用2時隙的TDMA結構 [1] ,其中每 個突發包含兩個時隙,每個時隙30ms,每個突發 60ms。 DMR協議包含直通和轉發兩種模式,顧名思義,直通模式是指所有DMR終端實體都是等價的,都是移動臺。而轉發模式除了移動臺之外,還需要有基站來進 行中繼和轉發。本次數字對講機的設計是針對直通模式的,沒有特別指明的話,以下所述的內容都是針對DMR直通模型的。
DMR協議結構遵守一種普通的分層結構,定義了 一種模型草案,把模型分成三層,如圖1所示。
 2 DMR高層協議的介紹 DMR協議的高層不止包括呼叫控制層,還包括數 據鏈路層的信道接入部分,當然廣義的說高層與用戶接口也是有關系的。 呼叫控制層主要完成對整個呼叫過程的控制,對呼叫建立、呼叫保持和呼叫結束進行管理,主要實現的是信令之間的通信,呼叫控制層呼叫流程[2]如圖2所示。 當用戶按下PTT之后,發端發送呼叫請求信令(TXCSBK),并等待收端的呼叫請求應答信令(UUAns),收到應答并且收端允許呼叫(proceed),則發端按照impolite型的信道接入準則進行信道接入,之后便是語音通話的開始,語音通話之前總是要有一個語音幀頭(LCHeader)由發端發往收端。當用戶松開PTT,發端向收端發送呼叫結束信令(EOTX),收端收到后結束本次呼叫。 
3 DMR高層協議的數字對講機硬件平臺介紹
基于DMR協議的數字對講機基帶模塊硬件框架 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。整個系統的核心器件是DSP和MCU,DSP完成DMR底層通信(編解碼、幀同步、調制解調、數據收發等),MCU主要完成DMR高層控制以及人機接口等功能(高層協議、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,具有豐富的片內外圍資源,有豐富的定時器、各類串口、顯示驅動、AD/DA等功能,通用端口也可對位進行操作[3]。
信令所走的路線是人機接口2MCU2DSP2AD/DA2射頻,語音所走的路線是麥克風/耳機2AMBE2DSP2AD/DA2射頻。可以看到,對于DMR高層協議來說,都是在MCU中實現,因此MCU與DSP之間的通信就顯得格外重要。 VC5510片內有增強型主機接口(EHPI),因此可以很方便的與MCU進行連接[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是復用選擇引腳,為低表示HPI工作在地址、數據復用模式下;HBE0、HBE1為低高字節使能,都接地表示高低字節均使能;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聯合用來確定主機訪問HPI的哪個寄存器:地址寄存器HPIA、數據寄存器HPID、控制寄存器HPIC;HRDY為從機(DSP)數據準備好信號;HINT用于從機(DSP)中斷主機(MCU)。  4 DMR高層協議的具體硬件實現
DMR高層協議的軟件編寫都是在MSP430下完成的,使用的開發工具是IAR。以下便是呼叫控制層的信令傳輸的實驗具體實現。
參考圖2,MCU在檢測到鍵盤有PTT按下之后便進入主叫模式,立即組幀TXCSBK,并向DSP發送80b的信令數據,同時給DSP一個中斷讓其響應,DSP收到中斷后進行信號處理并向收端發送出去。收端DSP收到發端來的數據并且數據處理之后,給MCU一個中斷,MCU讀數據并判斷是否為TXCSBK,若是則進入被叫模式,并向發端返回一個呼叫應答(UUAns)信令。同樣的處理(DSP接收數據給MCU中斷或者DSP接到MCU信令向對方發送),發端收到UUAns之后便可進行語音傳輸,首先要發送72b長度的語音頭信令(LCHeader),之后信令通信可暫時停止,因為語音通信不經過MCU而且也不屬于高層。在發端檢測到PTT松開之后,向收端發送EOTX(Termi2nate)信令來終止呼叫,收端收到發端的EOTX之后同樣也結束呼叫。至此,一次完整的通話過程結束。
當然,上面所述的是呼叫完全暢通的情況,偶爾會出現信令傳輸丟失或者幀出錯的情況,程序中使用定時器來定時,定時時間到之后則做相應處理,部分程序段如下:
TACTL=TASSEL1+TACLR; //開定時器A,用于等待UU Ans
CCTL0=CCIE;
CCR0=16384; //定時時間16384/32.768=500ms
TACTL|=MC1; //增計數模式
MCU與DSP之間的通信也是很關鍵的一個環節,它們之間的通信需要滿足以下時序[5]要求,如圖5所示。
由于HAS拉高,因此只需要HDS進行模式選擇。在HDS的下降沿進行鎖存,根據此時的HCNTL0和HCNTL1來確定訪問的寄存器,根據此時的HR/W來確定讀寫。
所有的上述時序都全部由MSP430來編程實現[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 語 實驗證明,DMR高層協議是可行的、正確的,它完全可以用在數字對講機的研究開發之中。DMR協議還處于初期還在不斷完善,相信在將來的數字集群通信甚至蜂窩通信中DMR通信協議均可以占據一席之地。
參 考 文 獻
[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C語言應用程序設計實例精講[M].北京:電子工業出版社,2006.
(中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮) |
