MSP430单片机在PTN产品中的应用

摘要：详细介绍了阿尔卡特朗讯1850业务传输平台TSS-5通用单板控制器的功能以及MSP430单片机在FIN产品中的应用。TSS-5系统选取MSP4 30单片机作为它的通用单板控制器，单板控制器主要用于监测外部电压、电流、探测槽位号、控制面板LED灯、下载FPGA固件、控制外部电压，监测单板锁存器状态以及主板的通讯。最后研发结果表明MSP430在TSS-5中得以成功应用，为TSS-5产品带来了很多优势，如高可靠性，低功率消耗，灵活的控制架构，低廉的成本，易于维护与升级。
关键词：分组传输网；微控制器；业务传输平台；超低功耗

    PTN是一种以面向连接的分组技术为内核，同时具备端到端的业务管理、层次化OAM及电信级保护等传送特性，以承载电信级以太网业务为主，兼容TDM、ATM等业务的综合传送技术。
    PTN分组传送网是目前传输界公认取代SDH的下一代传输技术，1850TSS是阿尔卡特朗讯为应对移动IP业务发展的趋势确定性以及模式不确定性推出的平滑演进的端到端PTN传送解决方案。1850TSS系列产品包括从接入到核心一系列不同容量的设备，目前在国内市场推出的是TSS-3、TSS-5、TSS-40、TSS-100、TSS-160和TSS-640／320等几款产品。
    TSS-5定位适用于TDM／以太网混合接入场景，可配置成STM-4级别的SDH／MSTP和交换容量为5G的电信级以太网／PTN平台，同时支持TDM业务的仿真接入，非常适合移动基站的接入应用场景。TSS-5选用选取德州仪器(TI)的MSP430微控制器(MSP430F5508)作为它的单板控制器，用之与主板通讯。

1 MSP430的特性
    MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种基于RISC的16位超低功耗的混合信号处理器(Mixed Signal Pocesso r)。MSP430系列单片机不仅可以应用于许多传统的单片机应用领域，如仪器仪表、自动控制以及消费品领域，更适合用于一些电池供电的低功耗产品，如能量表(水表、电表、气表等)、手持式设备、智能传感器等，以及需要较高运算性能的智能仪器设备。
    MSP430系列单片机将智能外设、易用性、低成本以及业界最低功耗等优异特性完美结合在一起，能满足各种应用的要求。MSP430系列单片机关键特性包括：
    1)超低功耗(ULP)架构与高度灵活的时钟系统可显著延长电池使用寿命；
    2)集成各种智能外设：各种高性能模拟与数字外设可大幅缓减CPU的工作量；
    3)简单易用的16位RISC CPU架构，可实现具有业界领先代码密度的最新应用；
    4)完整的产业开发环境，德州仪器提供完整全套的开发工具以及技术支持。
    TSS-5系统选用的微控制器型号是MSP430F5508，如图1所示。MSP430F5508配置有集成的USB2．0接口，4个16位定时器，高性能的10位模数转换器，2个串行通信USART(UART，SPI和I2C)接口，硬件乘法器，直接数据存取(DMA)，具有告警能力的实时时钟模块，25 MHz时钟，16K
闪存，6k SRAM和47个引脚。

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2 TSS-5单板控制器的功能
    TSS-5系统采用Linux嵌入式实时操作系统，选取MSP430F5508作为通用单板控制器，所有的单板都共用一个微控制器固件版本。微控制器的串口有两个工作模式：BSL模式和APP模式。微控制器用BSL模式去下载微控制器的固件版本，APP模式用于正常工作。如图2所示，在APP模式下TSS-5微控制器的通用功能包括：和主板通讯，储存单板的资源详细信息(RI)，探测槽位号和锁存器状态，控制单板LED灯，监控单板的电压、电流，通过集成的温度传感器监测单板温度，通过模数转换模块(ADC)采集和上报单板告警。
    对于一些特殊功能单板，微处理器提供特殊功能，比如电源板上的微处理器还支持控制48 V电压开关，Access板上的微处理器支持保护切换。I／O板上微处理器通过USB接口支持FPGA下载更新，对于AHSM板，微处理器还用于输出告警到外接报警器，A4GFX板上的微处理器还要支持读取SFP信息，P16FE8X和A8GFE板上的微处理器要支持重置时钟，而风扇板上的微控制器还要支持控制风扇速度。对于风扇板，MSP430首先通过APP接口接受用户设定的目标风扇速度，然后通过模数转换模块(ADC)实时采集当前风扇速度，再采用优化算法(如最小二乘法)控制风扇速度，将风扇速度控制在一个相对稳定的状态，如果风扇速度一直无法达到目标风扇速度，则上报告警。

    2011年7月TSS-5发布第一个版本，对系统作了大量的实验，并针对每一种单板，详细测试了各项功能，实验结果表明TSS-5具有稳定的性能。比如风扇速度实际输出如图3实线1，比如烧写单板的资源详细信息(RI)的仅需要2 s，如图4所示。

3 结论
    研究结果表明TSS-5采用MSP430作为通用单板控制器，为TSS-5带来很多优势。微处理器集成的EEPROM，数模转换器以及闪存，为TSS-5节省了单板体积、成本以及功耗。在TSS-5系统中，所有单板共用一个微处理器固件版本，有利于开发和调试，更便于以后维护和升级。MSP4 30F5508FLASH型的微处理器还有十分方便的开发调试环境，在TSS-5初期调试阶段，采用先通过JTAG接口下载程序到FLASH内，再由JTAG接口控制程序运行、读取片内CPU状态，以及存储器内容等信息调试，在稳定阶段，TSS-5采用BSL模式擦写FLASH存储器，下载固件版本。这种以FLASH技术、JTAG调试、集成开发环境结合的开发方式，也给TSS-5产品带来研发方便、成本低廉、产品实用等优点，同时微处理器丰富的外围模块功能，比如USB接口，为产品提供了将来的功能扩展空间。