MSP430单片机在PTN产品中的应用

刘建成，邹勇卓，曾广鑫，冯 伟

（阿尔卡特朗讯股份有限公司 上海研发中心，上海 200233）

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 Pocessor）。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；

图1 微控制器MSP430F5508引脚图Fig.1 MSP430F5508 pin diagram

图2 TSS-5单板控制器功能框图Fig.2 TSS-5 board control function diagram

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。

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。

图3 TSS-5风扇速度图Fig.3 TSS-5 fan speed diagram

图4 TSS-5存储RI信息Fig.4 TSS-5 remote inventory programming

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。MSP430 F5508FLASH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。

[1]沈建华，杨艳琴，瞿骁曙.MSP430系统16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社，2011.

[2]杨平，王威.MSP430系统超低功耗单片机及应用[J].应用天地， 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]杨波，常越.MSP430单片机通用系统研制与应用[EB/OL].[2011-08-29].http://www.microcontrol.cn.

[7]韩晓刚，吕彭民.基于MSP430和USB的数据采集系统[EB/OL].[2011-08-29].http://www.microcontrol.cn.