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DMR高层协议在数字对讲机上的实现
杨 懋,朱 敏,杨家玮
(西安电子科技大学通信工程学院 陕西西安 710071)
摘 要:DMR通信协议是一个适用于数字集群通信系统的新型通信协议。介绍了在基于DMR通信协议的数字对讲机中DMR高层协议的硬件平台,并在此基础之上详细介绍了DMR高层协议的软件实现。通过实验成功地验证了DMR呼叫控制层(CCL层)协议的完整性与正确性,进而充分说明了DMR协议完全可以使用在数字对讲机以及数字集群通信系统的研发之中。
关键词:DMR;通信协议;数字对讲机;HPI
中图分类号:TN929 文献标识码:B 文章编号: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
无线对讲机由于具有即时通信、经济实用、成本低廉、使用方便以及无需通信费等优点,而被广泛地应用在民用、军事、紧急事件处理等方面。尤其在紧急事件处理以及没有手机网络覆盖的情况,对讲机更加显示出它的不可取代的地位。如今,模拟对讲机仍然占据绝大部分的市场,但是由于数字通信可以提供更丰富的业务种类、更好的业务质量、更好的保密特性、更好的连接性和更高的频谱效率,因此数字对讲机的研究、生产和使用是与时俱进的,符合信息化、数字化发展的必然趋势。DMR(DigitalMobileRadio)协议是欧洲电信标准协会(ETSI)于2004年所提出的一种新型的数字集群通信协议,具有很好的发展前途。 1 DMR协议的简要介绍 DMR协议采用2时隙的TDMA结构 [1] ,其中每 个突发包含两个时隙,每个时隙30ms,每个突发 60ms。 DMR协议包含直通和转发两种模式,顾名思义,直通模式是指所有DMR终端实体都是等价的,都是移动台。而转发模式除了移动台之外,还需要有基站来进 行中继和转发。本次数字对讲机的设计是针对直通模式的,没有特别指明的话,以下所述的内容都是针对DMR直通模型的。
DMR协议结构遵守一种普通的分层结构,定义了 一种模型草案,把模型分成三层,如图1所示。
 2 DMR高层协议的介绍 DMR协议的高层不止包括呼叫控制层,还包括数 据链路层的信道接入部分,当然广义的说高层与用户接口也是有关系的。 呼叫控制层主要完成对整个呼叫过程的控制,对呼叫建立、呼叫保持和呼叫结束进行管理,主要实现的是信令之间的通信,呼叫控制层呼叫流程[2]如图2所示。 当用户按下PTT之后,发端发送呼叫请求信令(TXCSBK),并等待收端的呼叫请求应答信令(UUAns),收到应答并且收端允许呼叫(proceed),则发端按照impolite型的信道接入准则进行信道接入,之后便是语音通话的开始,语音通话之前总是要有一个语音帧头(LCHeader)由发端发往收端。当用户松开PTT,发端向收端发送呼叫结束信令(EOTX),收端收到后结束本次呼叫。 
3 DMR高层协议的数字对讲机硬件平台介绍
基于DMR协议的数字对讲机基带模块硬件框架 如图3所示。 
其中信号处理器件选用TI的DSP:TMS320VC5510,控制器件选用TI的MCU:MSP430FG4619,语音编码器件选用高性能的多速率语音编解码芯片AMBE22000。整个系统的核心器件是DSP和MCU,DSP完成DMR底层通信(编解码、帧同步、调制解调、数据收发等),MCU主要完成DMR高层控制以及人机接口等功能(高层协议、键盘、显示、对射频的控制和检测等)。MSP430系列MCU是TI公司推出的一种超低功耗的16位单片机,具有丰富的片内外围资源,有丰富的定时器、各类串口、显示驱动、AD/DA等功能,通用端口也可对位进行操作[3]。
信令所走的路线是人机接口2MCU2DSP2AD/DA2射频,语音所走的路线是麦克风/耳机2AMBE2DSP2AD/DA2射频。可以看到,对于DMR高层协议来说,都是在MCU中实现,因此MCU与DSP之间的通信就显得格外重要。 VC5510片内有增强型主机接口(EHPI),因此可以很方便的与MCU进行连接[4],其电路连接原理图如图4所示。 其中HCS为EHPI使能引脚,拉低表示始终使能;HMODE是复用选择引脚,为低表示HPI工作在地址、数据复用模式下;HBE0、HBE1为低高字节使能,都接地表示高低字节均使能;HDS2拉高之后,HDS1来确定HPI的工作模式;HR/W确定HPI的读写模式;HCNTL0、HCNTL1联合用来确定主机访问HPI的哪个寄存器:地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID、控制寄存器HPIC;HRDY为从机(DSP)数据准备好信号;HINT用于从机(DSP)中断主机(MCU)。  4 DMR高层协议的具体硬件实现
DMR高层协议的软件编写都是在MSP430下完成的,使用的开发工具是IAR。以下便是呼叫控制层的信令传输的实验具体实现。
参考图2,MCU在检测到键盘有PTT按下之后便进入主叫模式,立即组帧TXCSBK,并向DSP发送80b的信令数据,同时给DSP一个中断让其响应,DSP收到中断后进行信号处理并向收端发送出去。收端DSP收到发端来的数据并且数据处理之后,给MCU一个中断,MCU读数据并判断是否为TXCSBK,若是则进入被叫模式,并向发端返回一个呼叫应答(UUAns)信令。同样的处理(DSP接收数据给MCU中断或者DSP接到MCU信令向对方发送),发端收到UUAns之后便可进行语音传输,首先要发送72b长度的语音头信令(LCHeader),之后信令通信可暂时停止,因为语音通信不经过MCU而且也不属于高层。在发端检测到PTT松开之后,向收端发送EOTX(Termi2nate)信令来终止呼叫,收端收到发端的EOTX之后同样也结束呼叫。至此,一次完整的通话过程结束。
当然,上面所述的是呼叫完全畅通的情况,偶尔会出现信令传输丢失或者帧出错的情况,程序中使用定时器来定时,定时时间到之后则做相应处理,部分程序段如下:
TACTL=TASSEL1+TACLR; //开定时器A,用于等待UU Ans
CCTL0=CCIE;
CCR0=16384; //定时时间16384/32.768=500ms
TACTL|=MC1; //增计数模式
MCU与DSP之间的通信也是很关键的一个环节,它们之间的通信需要满足以下时序[5]要求,如图5所示。
由于HAS拉高,因此只需要HDS进行模式选择。在HDS的下降沿进行锁存,根据此时的HCNTL0和HCNTL1来确定访问的寄存器,根据此时的HR/W来确定读写。
所有的上述时序都全部由MSP430来编程实现[6](HRDY除外)。
部分程序段(HPI读)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 结 语 实验证明,DMR高层协议是可行的、正确的,它完全可以用在数字对讲机的研究开发之中。DMR协议还处于初期还在不断完善,相信在将来的数字集群通信甚至蜂窝通信中DMR通信协议均可以占据一席之地。
参 考 文 献
[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]秦龙.MSP430单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2006.
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