基于USB接口实现ADSL Modem的研究

【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