增强型基站MCU软件概要设计说明书Word文档下载推荐.doc
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3.2.2二层与一层之间的接口 59
3.2.2.1从LAYER2到LAYER1 59
3.2.2.1.1发送校准数据格式 59
3.2.2.1.2正常工作时格式 61
3.2.2.1.3频综板远程加载时格式 63
3.2.2.2从LAYER1到LAYER2 63
3.2.2.2.1校准和增益调整结果 63
3.2.2.2.2正常工作时格式 64
3.2.2.2.3频综板远程加载时格式 66
3.2.3定时器的管理 66
3.2.3.1原大基站三层定时器的结构 66
3.2.3.2原大基站二层定时器的结构 67
3.2.4与频综板校准和告警有关的二三层消息 67
3.2.5系统时钟的维持 70
3.2.5.1软件功能模块 70
3.2.5.2内存占用估计 73
3.2.5.3数据存储格式 74
4属性设计 75
4.1可靠性 75
4.2安全性 75
4.3可维护性 75
5系统数据结构 76
5.1逻辑结构设计要点 76
5.2数据结构与模块的关系 77
6运行设计 77
7系统出错处理 77
7.1出错类别 77
7.2出错处理 77
8开发环境 77
8.1硬件环境 77
8.2软件环境 78
9系统调试与测试方法 78
9.1调试方法 78
9.2测试方法 79
9.2.1驱动部分的测试 79
9.2.2应用程序的测试 79
软件概要设计说明书
关键词：
增强型基站，VxWorks，SWAP
摘要：
本文描述了增强型基站项目应用程序从大基站移植和修改所涉及到的改动。
主要是完成基站单元三层注册、呼叫处理、切换处理，二层链路建链与重建链、拆链，以及基站设备性能管理与监视。
1概述
1.1背景
增强型基站将原来大基站的CLU板、MODEM板、VCC板和时钟板集成到一个板上，且应用程序处理的CPU从Motoral的68360改为MPC860P，操作系统也由VRTX转移到VxWorks，这些改变带来应用程序处理上的一些变化。
需要修改与这些改动有关的接口变化、数据结构的变化、操作系统函数的变化。
1.2术语和缩写词
BSC BaseStationController 基站控制器
BTS BaseTransceiverStation 基站收发信机
DSP DigitalSignalProcessing 数字信号处理
FPGA FieldProgrammableGateArray 现场可编程门阵列
HDLC High-levelDataLinkControl 高级数据链路控制规程
PSTN PublicSwitchedTelephoneNetwork 公共电话网
RNMS RANNetworkManagementSystem 无线接入网网管系统
SCC SerialCommunicationController 串行通信控制器
SCDMA SynchronousCDMA 同步码分多址
SMC SerialManagementController 串行管理控制器
SWAP SCDMAWirelessAccessProtocol SCDMA无线接入协议
UART UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter 通用异步收发器
UT UserTerminal 用户终端
1.3参考资料
（1）《CLU软件设计》-----------------------------------------------ZhouHui
（2）《基站第二层通信软件设计说明书.doc》-----------------------WeiguoXie
（3）《MCV板总体设计方案.doc》
（4）《校准数据保护简化版v2.doc》
（5）《MDMVCCSYNdownload2.08.doc》
（6）《SYN远程加载软件详细设计说明书lwb.doc》
（7）《V5信令手册.pdf》
（8）《V52接口简介.doc》
（9）WeiguoXie，“基站第二层通信软件设计说明书”，0.2版本，1997.11.27；
文件名：
《基站第二层通信软件设计说明书.doc》
（10）《基站消息大全.doc》
2总体设计
2.1系统描述
如同大基站，增强型基站系统为终端提供呼叫控制、切换控制、语音编解码及BSC的中继接入等功能。
它在整个SCDMA系统中的位置如图2-1所示：
图2-1基站组网结构图
图中的BTS即可以是原来的大基站，也可以是这里的增强型基站。
2.1.1需求规定
增强型基站应用软件系统主要完成以下功能：
（1）完成SWAP中的二、三层信令
（2）完成与BSC的网络接口功能。
（3）完成附属的维护功能（包括二、三层代码下载，FPGA代码下载，DSP代码下载，信令监视，设备维护告警，系统运行状况监视等功能）。
2.1.2运行环境规定
2.1.2.1硬件运行环境
新开发的单板上
2.1.2.2软件运行环境
（1）操作系统
应用程序软件运行在VxWorks实时操作系统之上，处理器为MPC860，各任务间用消息队列或信号量进行通信；
（2）调试环境
WindRiverSystemsInc.，Tornado2.0集成调试环境；
Windows2000，用于支撑Tornado集成调试环境；
（3）代码下载
目标板代码下载有两种方式：
1.通过单板上以太网口进行，适用于产品研发的初期；
2.通过网管下载，适用于产品定型后，软件升级维护阶段；
（4）信息监控
目标板通过RS232串行接口将应用软件运行过程重的调试信息以及一层调试信息传送到监控计算机；
2.2总体设计说明
2.2.1基本设计概述
增强型基站系统MCU的软件主要包括设备驱动部分和应用软件部分。
2.2.1.1设备驱动部分
设备驱动部分完成接口芯片的初始配置和管理，并提供相应软件接口供应用程序调用。
从MPC860P来看所有的接口如图2-2所示，信令路径如图中红线所示，语音路径如图中兰线所示，主要包括：
wE1（DS21354）接口驱动程序；
wMT8980接口驱动程序；
wMPC860PSCC2HDLC配置成TDMa方式通信
wGPS接口驱动程序，GPSUT-core的维护由SMC2配置的UART标准串口连接；
MT89L80驱
动模块
21354驱动模块
SMC2
SMC1
1Bitlinkport
AD7414温度驱动模块
串口驱动
调试模块
GPS
超级终端
MDM_DSP
scc2
TDMa
与FPGA通信驱动模块
Flash,sdram,nvram
MPC860P
Ethernet调试
PC主机
VC5416
VCC_DSP
4Bitlinkport
McBsp
GPIO
Scc4
Bus
Int
Scc1
Scc3
I2C
BSC
图2-2驱动接口图
wVC5416接口驱动程序
wMPC860的串行通信控制器SCC4配制成Transparent，通过FPGA与TigerSharc的1位linkport接口驱动程序
wMPC860的串行通信控制器SCC3配制成UART与背板监控相连接口驱动程序
wNVRAM（DS1746）接口
wFlash接口驱动程序
wAD7414温度传感器接口驱动程序；
w湿度传感器接口驱动程序（由GPIO完成）
wGPIO口下载FPGA代码
wGPIO口bootVC5416（通过McBsp）、MDM_DSP（通过4bitLinkport，boot完成后其被用做正常通信通道）、VCC_DSP（通过4bitLinkport）
w各种指示灯管理（面板上的指示灯由GPIO管理，VCC的码道告警指示灯由MPC860通过总线操作CPLD来控制）
w10ms时钟源的监视驱动等
2.2.1.2应用软件程序部分
系统通信协议栈如图2-3所示，应用程序需要完成图中中间部分除SWAPL1和PHY（E1）以外的所有协议处理及系统控制管理维护部分。
图2-3系统通信协议栈
图2-3中，SWAPL1、SWAPL2和SWAPL3分别源于文献[15]中描述的SWAP空中信令。
LAPV5-EF、LAPV5-DL和V5应用层协议参考文献[16]。
V5应用层包括标准V5协议的公共模块BCC和PSTN，此外还包括一套私有协议：
8181协议，用来传一些控制管理信息。
在用户侧，基站将来自一层的上行SWAP信令信息从ACC或VCC码道提取出来并重新打包后传给二三层，二三层解析处理后以V5协议形式传给BSC；
同样，基站处理来自BSC的V5协议，分析处理后，打包成SWAP信令传给一层处理。
2.2.2设计思想
鉴于大基站中的操作系统采用VRTX、分布式基站采用的是VxWorks，而本系统中也用VxWorks，且所实现的功能与大基站完全一样，设计的重点放在参考分布式基站操作系统移植的经验，将大基站的代码及功能在新的系统上实现。
移植的版本基于大基站的S401版本。
（1）操作系统接口的变化：
从VTRX到VXWORKS操作系统，故原有大基站系统里面跟操作系统相关的部分都要改动。
如：
消息机制、调度机制等。
（2）处理器从MC68360到MPC860P引起的变化（硬件结构的变化），故驱动接口、中断机制等要做改动。
（3）系统其他任务中需要修改的地方。
（4）对网管和BSC的影响：
由于采用了不同于原来大基站FLASH，它的读写操作与以前的不同，故程序的远程加载部分需稍做改动。
另外不再需要原大基站中分离的CLU板复位和Modem板复位功能，出现故障和程序跑飞仅需一次性复位整个增强型基站。
软硬件的版本管理和系统的告警也有一些改动。
后面的章节会给出具体的改动。
2.3系统结构和处理流程
2.3.1系统结构
图2-9为整个应用程序的软件结构系统图以及与外部接口之间的关系。
图中阴影部分左半部分为基站侧三层信令处理，右半部分为二层信令处理。
本系统中二三层的处理在同一个MCU中完成，二三层的接口不是板间接口因而使用消息队列即可。
其它处理部分与原大基站相同，处理过程描述不在这里重复，若需要，二层处理可参考文献[17]，三层处理可参考文献[9]。
上下行的信令处理流程后面还会进行描述。
各模块简要描述如下：
1.高层信息收发模块的功能主要是接收来自BSC来的信息的解析及分发工作,并将去往BSC的高层的信息汇总、打包及发送；
2.V5Protocol完成BSC与基站之间V5通信规程；
3.TCH处理呼叫相关的任务
4.TDB完成数据的初始化和系统的加载、与控制台等配合完成数据维护、配合呼叫处理任务提供相关数据、配合控制台提供监视数据、通信路由等的联接与释放（包括空中信道的申请与释放）
5.TSYS完成：
生成其它任务、数据下载的初始化、输出系统每分钟的状态
6.TTMM为其它任务提供时钟信息
7.TTMR在系统中是一个为其它任务提供时钟溢出定时器的任务。
它可提供3种类型的定时器计数：
100ms，秒和分
8.任务TBAD报告报警信息、处理异常故障、记录任务运行信息和系统复位信息
9.TFGT完成与终端测试有关的任务
10.L2信令处理模块的功能是按照SWAP信令协议规范的要求完成二层信令的处理，包括要与终端之间透传的信令信息和需要二层处理的信令信息
11.管理/控制信息处理模块完成网管发来的管理和控制指令的解释及执行工作及话务统计工作
12.错误处理模块主要完成各部分发来的各种设备管理信息分析统计，发现异常就上报网管
13.底层信令接收模块完成来自L1信令接口（DSP）的信令信息的解析及分发工作，内容包括：
二层信令包的重组、二层信令包有效性检验等
14.底层信令发送模块的功能是完成去往L1信令接口（DSP）的信息的汇总、打包及发送工作，内容包括：
发往一层的信令包的分拆打包、发送等
15.系统资源管理模块是一个公共模块，负责向其他模块提供必需的定时器、内存管理、进程通信管理等功能
图2DBC系统的软件系统图
TSYS
TTMM
TTMR
TFGT
TBDG
TBAD
TDB
TCH
V5protocol
超级终端
BSC
GPS
BSP
二层到三层的消息队列
三层到二层的消息队列
L1信令处理接口
底层信令接收模块
底层信令发送模块
L2信令处理模块
管理/控制信息处理模块
SMC1
系统资源管理模块
（包括定时器、内存、中断等）
错误处理模块
网口
SCC1
8980,E1（DS21354）
SCC2
高层信息收发模块
图2-4应用软件系统图
表1中列出了应用程序所拥有的全部任务、任务所用的队列及其长度、任务所分配的优先级，这些参数仅做参考，可能会在调试过程中根据情况做相应的调整。
任务优先级分配的原则是：
与定时器有关的任务优先级最高，与接口有关的任务优先级次之，信令处理任务优先级再次之，监视、告警、显示任务的优先级最低。
（二层任务的优先级要高于三层）。
表1系统中各任务定义
任务分类
任务名称
任务ID宏定义
通信机制（队列/信号量）
队列长度
优先级
L2
二层主任务（由它创建二层其他的任务）
tL2Main
二层定时器任务（50ms运行一次，给其它二层任务提供定时器资源）
tTimerProc
SEM_IDtimer1SemId
160/150
收发SHARC数据的接口任务
tInitSsi
SEM_IDreceiveScc2SSISemId
200/168
透传终端上发的SWAPL3信令
tAir2Clu
MSG_Q_IDair_in_l3_qid
256
220/176
透传下发给终端的SWAPL3信令
tClu2Air
MSG_Q_IDclu_in_l3_qid
处理来自终端的上行信令，包括解包、重组、分发等；
处理来自其他信令处理任务发来的下行信令，包括分解信令消息，打包成规定的SWAPL2信令包格式；
tPktProc
MSG_Q_IDssi_in_qid
处理来自终端和三层的需二层处理的信令
tL2Proc
MSG_Q_IDl2_proc_qid
处理来自网管和三层的管理指令
tCluInCtrl
MSG_Q_IDclu_in_qid
230/220
与三层的数据接口任务（下行数据的接收、分发，上行数据的发送）
tMsgProc
SEM_IDreceiveScc4TransSemIdMSG_Q_IDclu_out_qid
200/170
L3
与三层系统相关任务
tL3Main
NUM_TSYS
84H
QSYS
100
与二层的通讯协议任务
TSMC
NUM_TSMC
87H
QSMCreceiveVC5410AMsgQId
2000
112/176
TSMC_EMU
NUM_TSMC_EMU
QSMC_EMU
117/183
与GPS模块通信相关任务
TGPSC
NUM_TGPSC
9EH
QGPSC
10
176/230
TGPS
NUM_TGPS
9DH
QGPS
QGPS_DATA
1
QGPSTM
receiveSmc2MsgQId
300
与数据库相关任务
TDB
NUM_TDB
0x82
QTDB
1000
136/186
QDBTM
与呼叫处理任务
TCH
NUM_TCH
81H
QTCH
96/180
与V5协议相关任务
receiveScc2MsgQId
E1Task
NUM_TE1
0x95
QE1
V5CommTask
NUM_TV5COMM
0x9b
QV5COMM
DLTask
TDL
0x96
QDL
QDL0TM
TBCC
NUM_TBCC
0x92
QBCC
144/200
QBCCTM
TML
NUM_TML
0xa2
QML
TL3
NUM_TL3
0xa3
QTL3
QTL3TM
L1FSMTask
NUM_TL1FSM0
0x98
QL1FSM
152/220
QL1FSM0TM
三层定时器任务
TIMER
NUM_TIMER
8EH
QTIMER
85/152
时间管理任务
TTMM
NUM_TTMM
83H
QTTMM
80/152
与报警维护相关任务
TBAD
NUM_TBAD
8DH
QBAD
500
129/240
扫描时钟源
TSCN
NUM_TSCN
0x89H
96/156
监视输出信息
TDBG
NUM_TDBG
90H
QDBG
4000
192/246
QSCC
128/246
话务统计
TCTA
NUM_TCTA
QCTA
160/160
测试任务
TFGT
NUM_TFGT
QFGT
160/200
QFGTDB
TEST
NUM_TEST
QTEST_DATA
QTEST
空任务
task_null
NUM_TNUL
255
2.3.2处理流程
图2-5是整个软件系统的总体工作流程图，在系统入口处创建所有系统的任务、消息队列、初始化全局变量、信号量等。
各任务开始运行后，各自进入一个消息循环，从对应的消息队列中取消息进行处理，完成自己的任务。
开始
初始化变量、定时器、创建所需任务、消息队列、信号量等
进入多任务循环等待调度状态（VXWORKS）
接收来自系统的消息
TSYS队列消息
TDB队列消息
其他三层队列消息
TSYS任务消息处理
TDB任务消息处理
其他三层任务消息处理
TCH队列消息
TCH任务消息处理
三层消息处理
二层消息处理
clu_out_qid队列消息
clu_in_qid队列消息
l2_proc_qid队列消息
tMsgProc任务消息处理
tCluInCtrl任务消息处理
tL2Proc任务消息处理
clu_in_l3_qidair_in_l3_qid队列
tAir2ClutClu2Air任务消息处理
tPktProc任务消息处理
ssi_in_qid队列消息
告警、监示、GPS消息处理
图2-5应用软件整体流图
BSC侧来的消息，SCC2Interrupthandle
E1Task任务处理
DLTask任务处理（该任务处理遵循Q921协议的处理模型）
将消息发给TCH、TBCC、TML任务处理
其他任务处理
TCH进行状态迁移
将送往二层的消息放入二层要处理的消息队列
3层swap信令
管理/维护信息
透传给L1
转发给管理消息处理任务
所有包处理完毕？
Y
N
2层swap信令
转发给2层信令处理任务
结束
2.3.2.1下行数据（BSC－>
L1）处理流程
图2-6下行数据处理流图
（1）BSC侧来的消息由860的SCC2接收后（驱动的中断任务中完成），送入消息队列receiveScc2MsgQId
（2）E1Task任务从消息队列receiveScc2MsgQId中取消息，判断是否是有效的V52链路层消息，若是送到消
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