MSP430單片機在PTN產品中的應用

劉建成，鄒勇卓，曾廣鑫，馮 偉

（阿爾卡特朗訊股份有限公司 上海研發中心，上海 200233）

PTN是一種以面向連接的分組技術為內核，同時具備端到端的業務管理、層次化OAM及電信級保護等傳送特性，以承載電信級以太網業務為主，兼容TDM、ATM等業務的綜合傳送技術。

PTN分組傳送網是目前傳輸界公認取代SDH的下一代傳輸技術，1850TSS是阿爾卡特朗訊為應對移動IP業務發展的趨勢確定性以及模式不確定性推出的平滑演進的端到端PTN傳送解決方案。1850TSS系列產品包括從接入到核心一系列不同容量的設備，目前在國內市場推出的是TSS-3、TSS-5、TSS-40、TSS-100、TSS-160 和 TSS-640/320 等幾款產品。

TSS-5定位適用于TDM/以太網混合接入場景，可配置成STM-4級別的SDH/MSTP和交換 容量為5G的電信級以太網/PTN平臺，同時支持TDM業務的仿真接入，非常適合移動基站的接入應用場景。TSS-5選用選取德州儀器 （TI）的MSP430微控制器（MSP430F5508）作為它的單板控制器，用之與主板通訊。

1 MSP430的特性

MSP430系列單片機是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種基于RISC的16位超低功耗的混合信號處理器（Mixed Signal Pocessor）。MSP430系列單片機不僅可以應用于許多傳統的單片機應用領域，如儀器儀表、自動控制以及消費品領域，更適合用于一些電池供電的低功耗產品，如能量表（水表、電表、氣表等）、手持式設備、智能傳感器等，以及需要較高運算性能的智能儀器設備。

MSP430系列單片機將智能外設、易用性、低成本以及業界最低功耗等優異特性完美結合在一起，能滿足各種應用的要求。MSP430系列單片機關鍵特性包括：

1）超低功耗 （ULP）架構與高度靈活的時鐘系統可顯著延長電池使用壽命；

2）集成各種智能外設：各種高性能模擬與數字外設可大幅緩減CPU的工作量；

3）簡單易用的16位RISC CPU架構，可實現具有業界領先代碼密度的最新應用；

圖1 微控制器MSP430F5508引腳圖Fig.1 MSP430F5508 pin diagram

圖2 TSS-5單板控制器功能框圖Fig.2 TSS-5 board control function diagram

4）完整的產業開發環境，德州儀器提供完整全套的開發工具以及技術支持。

TSS-5系統選用的微控制器型號是MSP430F5508，如圖1所示。MSP430F5508配置有集成的USB2.0接口，4個16位定時器，高性能的10位模數轉換器，2個串行通信USART（UART，SPI和 I2C）接口，硬件乘法器，直接數據存取（DMA），具有告警能力的實時時鐘模塊，25 MHz時鐘，16K閃存，6k SRAM和47個引腳。

2 TSS-5單板控制器的功能

TSS-5系統采用Linux嵌入式實時操作系統，選取MSP430F5508作為通用單板控制器，所有的單板都共用一個微控制器固件版本。微控制器的串口有兩個工作模式：BSL模式和APP模式。微控制器用BSL模式去下載微控制器的固件版本，APP模式用于正常工作。如圖2所示，在APP模式下TSS-5微控制器的通用功能包括：和主板通訊，儲存單板的資源詳細信息（RI），探測槽位號和鎖存器狀態，控制單板LED燈，監控單板的電壓、電流，通過集成的溫度傳感器監測單板溫度，通過模數轉換模塊（ADC）采集和上報單板告警。

對于一些特殊功能單板，微處理器提供特殊功能，比如電源板上的微處理器還支持控制48 V電壓開關，Access板上的微處理器支持保護切換。I/O板上微處理器通過USB接口支持FPGA下載更新，對于AHSM板，微處理器還用于輸出告警到外接報警器，A4GFX板上的微處理器還要支持讀取SFP信息，P16FE8X和A8GFE板上的微處理器要支持重置時鐘，而風扇板上的微控制器還要支持控制風扇速度。對于風扇板，MSP430首先通過APP接口接受用戶設定的目標風扇速度，然后通過模數轉換模塊（ADC）實時采集當前風扇速度，再采用優化算法（如最小二乘法）控制風扇速度，將風扇速度控制在一個相對穩定的狀態，如果風扇速度一直無法達到目標風扇速度，則上報告警。

2011年7月TSS-5發布第一個版本，對系統作了大量的實驗，并針對每一種單板，詳細測試了各項功能，實驗結果表明TSS-5具有穩定的性能。比如風扇速度實際輸出如圖3實線1，比如燒寫單板的資源詳細信息（RI）的僅需要2 s，如圖4所示。

圖3 TSS-5風扇速度圖Fig.3 TSS-5 fan speed diagram

圖4 TSS-5存儲RI信息Fig.4 TSS-5 remote inventory programming

3 結 論

研究結果表明TSS-5采用MSP430作為通用單板控制器，為TSS-5帶來很多優勢。微處理器集成的EEPROM，數模轉換器以及閃存，為TSS-5節省了單板體積、成本以及功耗。在TSS-5系統中，所有單板共用一個微處理器固件版本，有利于開發和調試，更便于以后維護和升級。MSP430 F5508FLASH型的微處理器還有十分方便的開發調試環境，在TSS-5初期調試階段，采用先通過JTAG接口下載程序到FLASH內，再由JTAG接口控制程序運行、讀取片內CPU狀態，以及存儲器內容等信息調試，在穩定階段，TSS-5采用BSL模式擦寫FLASH存儲器，下載固件版本。這種以FLASH技術、JTAG調試、集成開發環境結合的開發方式，也給TSS-5產品帶來研發方便、成本低廉、產品實用等優點，同時微處理器豐富的外圍模塊功能，比如USB接口，為產品提供了將來的功能擴展空間。

[1]沈建華，楊艷琴，瞿驍曙.MSP430系統16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京:清華大學出版社，2011.

[2]楊平，王威.MSP430系統超低功耗單片機及應用[J].應用天地， 2008，27（12）:48-50.

YANG Ping，WANG Wei.Feature and application of the MSP430 serial ultra-low-power MCU[J].Application World，2008，27（12）:48-50.

[3]HE Zong-ying.TSS-5 Technical proposal：Alcatel-Lucent Technical Volume，2010[C]//Shanghai：Alcatel-Lucent，2010：42-43.

[4]ZHAO Xin-lu.TSS-5 Main Unit AM1 Requirement，Architecture and Interface:Alcatel-Lucent Technical Volume，2010[C]//Shanghai:Alcatel-Lucent，2011:14-15.

[5]ZOU Yong-zhuo.TSS-5 MCU Firmware Design Specification.Alcatel-Lucent Technical Volume，2010[C]//Shanghai:Alcatel-Lucent，2011:5-6.

[6]楊波，常越.MSP430單片機通用系統研制與應用[EB/OL].[2011-08-29].http://www.microcontrol.cn.

[7]韓曉剛，呂彭民.基于MSP430和USB的數據采集系統[EB/OL].[2011-08-29].http://www.microcontrol.cn.