基于ARM平台信令分析仪的研究
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【摘 要】arm构架嵌入式产品的在信令分析仪中的一种典型应用。通过搭建ARM平台来实现采集机与服务器之间的数据交换，主要解决TD-SCDMA通信网络中数据采集、分析、传输的平台问题。
【关键词】ARM；数据采集；信令分析；3G通信
0.引言
ARM（Advanced RISC Machines）具有高性能，低功耗的特点，广泛应用于无线设备、消费类电子、工业控制、仪器仪表等领域。本文通过将ARM技术与通信领域的信令分析仪结合，设计了一种能替代传统X86构架的高性能、低功耗、低成本的信令分析仪。
1.信令分析仪功能简介
通信信令分析仪（Signaling Analyser）是一种用于对通信信号采集、分析、故障检测、指标监控等功能的仪器。它广泛应用于2G/3G移动通信领域，能对通信信号智能拆包、解码、分析。对通信信道检测、改善误码率、掉话率、提升容量提供实际的数据依据。下图（图1）是采用ARM的信令分析仪整体框图：
图 1
ARM信令分析仪连接了原始数据和服务器,利用ARM处理器高速处理能力和对多任务的良好支持能够协调数据的接收、处理、发送任务。此种体系结构采用ARM替代传统上位机中介平台，能使数据采集和传输过程一体化，便于控制采集过程和维护采集数据。
2.ARM平台软件设计
采用的平台是SUMSUNG生产的ARM9-2440核心板。ARM体系结构对于LINUX系统支持良好，有开源的bootloader程序，能方便移植LINUX内核、制作文件系统，形成完整的嵌入式LINUX系统。具体的步骤如下：
选用u-boot作为LINUX系统的引导程序，bootloader主要作用是初始化硬件设备，设置数据堆栈段，为操作系统程序提供软硬件环境。
第二步裁剪LINUX系统并编译，可以根据需要保留和添加相应功能模块，注意配置内核时要保留网络和USB驱动接口。
最后yaffs2作为文件系统。应用程序采用QT界面开发平台。主要模块如下图（图2）：
图2
用户操作层负责ARM界面的人机交互，发送业务分析层的控制命令对底层操作。数据处理层负责收集采集到的数据并选择性存储有效数据。底层的采集任务交由采集卡执行，使用中断方式发送数据。
3.接口驱动程序设计流程
3.1网卡驱动程序设计
在ARM板上提供网络接口与上位主机的数据通信，应用TCP协议来实现数据的收发，需要在LINUX内核中添加网络模块，并编写相应的驱动程序。根据网卡型号选择注册函数格式如下：platform_driver_register(&devname_driver);修改内核中相对应的结构体：
Static struct platform_driver devname_driver = {
.driver = {
.name = “devname”
.owner = THIS_MODULE,
},
.probe = devname_probe,
.probe = devname_drv_remove,
.probe = devname_suspend,
.probe = devname_resume,
}
3.2 USB驱动程序设计
USB外部接口设备主要用于ARM与数据采集卡的连接。由于LINUX-2.6.32.10内核本身支持USB MassStorage设备，并支持自动挂载。因此在裁剪内核时需要配置内核支持USB驱动，如：scsi disk support设备和USB mass storage support设备驱动必须选择，而scsi medie changer support则根据需要自行选择。然后在驱动程序中加入USB配置代码：
int usb_hcd_s3c2440_probe();
writel(readl(s3c2440_MISCCR), s3c2440_MISCCR);
s3c2440_usb_set_power(dev.platform_data, 1, 1);
以上驱动程序需要在PC机上搭建交叉编译环境，编译为适合ARM体系架构运行的bin文件。最后需在Makefile中修改交叉编译工具为arm-linux-gcc，make生成内核镜像文件。
4.数据传输与分析
数据传输接口作为ARM关键数据传输通道，需要采用有较大传输速率和通用处理接口的网卡芯片，配合ARM核心芯片实现远程数据传输。通信方式与LINUX网络通信原理基本相同，采用C/S架构连接系统的各个部分。下图（图3）是数据传输基本流程示意图：
图3
传输过程中应该确定以下几点：ARM板网卡访问基址为0x20000000（BANK4的基址），此为物理地址。使用CMD引脚来区分网卡数据信号和地址信号，CMD为低电平时发出地址信号，再将CMD置高电平读写数据。
读写接口采用ior/iow访问。定义如下：static unsigned char ior(board_info_t*db, int reg);
static void iow(board_info_t *db, int reg, int value);
两个函数的reg为对相应的寄存器地址写入值，使能IO端口。value为要写入的数据，readdb为读出数据的IO起始地址。
5.结语
实现此应用模型关键在于LINUX平台的搭建和ARM接口驱动程序的编写调试，对于不同的采集数据仍然需要在应用程序中提供支持。以上是我对信令分析仪运行于ARM平台的一点研究，希望对于信令分析仪的多平台实现有一点启发和借鉴作用。
【参考文献】
［１］杜春雷．ARM体系结构与编程．清华大学出版社，2008．
［２］韦东山．嵌入式Linux应用开发完全手册，2008．
［３］刘宝玲，付长东，张轶凡．3G移动通信系统概述．北京:人民邮电出版社,2008．