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基于USB接口实现ADSL Modem的研究

张春玲  
【摘要】: ADSL是一种比较流行的宽带接入方式,ADSL Modem是ADSL系统中的用户端设备。本文首先给出了Modem产品的设计现状,就不同类型的Modem的技术原理和系统结构作了系统的分析和比较。在此基础上确定了基于USB接口的ADSL Modem的总体结构,并对其软硬件进行了具体的设计。主要完成了如下工作: 1、方案设计 在详细分析ADSL Modem性能指标的基础上,确定了基于USB接口的ADSL Modem的硬件基本方案,即USB接口+ADSL套片,它们构成了硬件电路的基本结构。 USB接口部分采用的是带CPU的CYPRESS公司的CY7C64613型USB接口芯片。该芯片有两个核,一个USB核和一个8051核。USB核可以完成V1.1的USB接口的所有功能;8051核使得这种芯片具备了可编程功能。在本设计中,8051核即是Modem的CPU。 ADSL套片采用AD公司的AD20msp930系列的AD6440+AD6449-48。该套芯片是主要针对ADSL Modem设计的,具有较高的性能价格比。其中AD6440是Modem的模拟前端芯片,主要完成信号的A/D、D/A转换功能;AD6449-48是Modem的成帧和控制芯片,主要完成数据的成帧和线路的工作模式控制功能。 硬件电路的各个模块都是围绕着这三个芯片的工作需要设计的,它们之间的联接关系也受这三个芯片左右。 2、硬件设计 硬件设计是围绕着USB接口芯片和ADSL套片展开的。根据这三个芯片的工作需要和ADSL信号的处理需求,把硬件电路分成了9个部分,即 CY7C64613及其外围接口电路、FPGA及其接日芯片、AD6449-48的控制部 分、AD6449-48的成帧部分、AD6440部分、发送通道、接收通道、汇聚电 路和供电电路。 CY7C64613及其外围接口电路主要由三个芯片及它们的外围电路组成, 这三个芯片是CY7C64613芯片、EEPROM芯片和RS232接口芯片。CY7C64613 是 USB接日及 CPU芯片,完成 ADSL Modem与 PC机的接日,同时又是 ADSL Modem的CPU。EEPROM是CY7C64613芯片中CPU部分的程序存储器, 用来保存CPU的运行代码。RS232接口芯片提供一个CPU与PC机的RS232 串行接日,用于监视 ADSL Modem的运行状态。 FPGA及其接日芯片包括两个芯片及它们的外围电路。FPGA用于CPU 与AD6449-48之间的时序转换以及数据包的缓存。FPGA的接日芯片用来完 成FPGA的芯片逻辑下载。 AD6449-48的控制部分连有一个FLASH存储器,其中保存有AD6449-48 的DSP代码,用于AD6449-48的工作模式控制。AD6449-48的成帧部分用 来完成数据的成帧功能。 AD6440是ADSL Modem的模拟前端芯片,主要完成信号的A/D、D/A 转换功能。 发送通道采用电流反馈电路以增强发送信号的驱动能力;接收通道采用 电压反馈电路以提高接收信号的识别能力,汇聚电路则把发送通道和接收通 道汇聚成一条与局端连接的信号通道。 供电电路给所有的元器件提供它们所需的电压和电流。 所有的这些硬件支持电路为高性能的Modem提供了良好的物质基础。 3、软件设计 根据 ADSL Modem的工作原理和 USB接日的特殊要求,编制了基于 USB 接日的 ADSL Modem的监控软件。监控软件主要包括两大部分:初始化部分 和工作部分。 I且 \ /Y 一 初始化部分包括端日初始化、中断初始化、外围电路初始化和描述符的 传送四个部分。工作部分包括上行数据传送、下行数据传送、线路状态检测 和用户命令查询四个部分。 端日初始化是指对CPU的5个多功能1/O端口初始化。对于40个多功 能的厂O管脚,用到的管脚配置为所用的模式,不用的管脚配置到固定的模 式以防止干扰软件的正常运行。 中断初始化部分把软件所需用到的中断,即定时器0中断、定时器1中 断和串行日0中断进行初始化,配置到所用的状态。 外围电路初始化指的是CY7C64613芯片外围电路的初始化,包括FPGA 和 AD6449*8芯片的复位,AD6449斗8的复位关键宇的读取及工作模式的设 定等。 描述符的传送子程序用来完成USB接口描述符向主机的传送,使主机能 够识别USB设备的类型并了解其通讯协议,建立起ADSL Modem与主机之 间的通讯连接。 根据ADSL设备工作的具体


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