0 引 言
隨著社會的高速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)各種控制設備自動化程度越來越高，使用范圍也越來越廣，這就使得很多自動化相關(guān)的技術(shù)也滲透到了老百姓的日常生活，通過有線網(wǎng)絡實現(xiàn)對設備的遠程操作，將極大地提高工作效率，降低人力成本，因此各種網(wǎng)絡化的需求越來越高。眾所周知，在構(gòu)建一個小區(qū)遠程控制網(wǎng)絡時，其實現(xiàn)方案有兩種：當終端距離較近時采用以太網(wǎng)傳輸；當距離較遠時，采用光纖或調(diào)制解調(diào)傳輸。由于采用以太阿和光纖傳輸在線路的中繼和鋪設成本，以及對現(xiàn)有電器設備要求較高，對小區(qū)遠程控制這種數(shù)據(jù)量不太大、實時性較高的需求，以太網(wǎng)和光纖傳輸并不是最優(yōu)的解決方案。采用調(diào)制解調(diào)方案，從調(diào)制解調(diào)的底層協(xié)議棧開始開發(fā)是很復雜的，而使用目前市面上功能相對單一的通用調(diào)制解調(diào)產(chǎn)品構(gòu)建專用網(wǎng)絡的時候，又會增加網(wǎng)絡的復雜程度，且不提供用戶編程接口，給集中式管理和維護造成不必要的麻煩。本文將介紹一種介于上述兩種方案之間的小區(qū)遠程控制網(wǎng)絡實現(xiàn)方案，有完善穩(wěn)定的V．32bis協(xié)議棧，是一種低成本、高性能、易開發(fā)、適應性強的控制實現(xiàn)方案。
1 基于高性能調(diào)制解調(diào)芯片CMX869的硬件設計方案
本方案采用CML公司的CMX869調(diào)制解調(diào)芯片作為核心器件，它的主要特點有：
傳輸速度快普通調(diào)制解調(diào)芯片也可以用于網(wǎng)絡控制，但是其調(diào)制方式和傳輸速度制約了使用范圍。CMX869采用C-Bus串口總線和全雙工QAM(正交幅度調(diào)制)調(diào)制方式，并向下兼容FSK(頻移鍵控)，串口總線時鐘頻率最高可達5 MHz，調(diào)制傳輸速率最高可達28．8 Kb／s。
傳輸性能好兼容程控交換網(wǎng)絡，提供帶回波抵消的2／4線傳輸接口，發(fā)送電路信號強度為0．5 dBm，接收電路接收靈敏度可達-30 dBm，在使用典型超5類雙絞線無中繼情況下，傳輸距離大于4 km。同時可自動檢測線路質(zhì)量并實時調(diào)整，適宜遠距傳輸。
資源豐富 通過C-BUS串口總線可訪問多個命令和狀態(tài)可讀寫寄存器資源，并提供完善穩(wěn)定的V．32bis協(xié)議棧，調(diào)用方便。
低功耗采用3．3 V低壓工作模式，通過編程可自動中斷已建立的空閑連接，處于省電工作模式時消耗極低的電流，當串口接收到數(shù)據(jù)時，可自動返回到正常工作模式，有選擇的建立連接，適用于低功耗要求的應用。環(huán)境適應性好 CMX869的存儲溫度在-55～+125℃之間，工作溫度在-40～+85℃之間，適宜嚴寒和酷熱環(huán)境的室外工作。
方案實現(xiàn)原理和核心電路如圖1，圖2所示，主要完成控制數(shù)字信號和傳輸模擬信號的選通與轉(zhuǎn)換。管理終端通過接口擴展單元對業(yè)務進行選通使能，由控制單元MCU把控制命令通過CMX869調(diào)制后，送往遠端CMX869解調(diào)，待遠端控制單元采集到需求的業(yè)務數(shù)據(jù)后，再通過原路徑把數(shù)據(jù)送回到管理終端。
2 軟件實現(xiàn)流程
本方案的另一個特點是軟件開發(fā)簡單，因為CMX869對外提供了豐富的命令和狀態(tài)可讀寫寄存器資源，以及完善穩(wěn)定的V．32bis協(xié)議棧，開發(fā)人員只需在控制單元的89X51系列單片機上進行匯編語言或C語言編程，通過調(diào)用構(gòu)造的函數(shù)對各寄存器的設置和讀寫，就可以完成對CMX869狀態(tài)的控制和數(shù)據(jù)的收發(fā)，縮短了軟件開發(fā)和調(diào)試的周期。
由于CMX869功能和協(xié)議封裝相對獨立，開發(fā)人員只需要熟悉其特定寄存器的讀寫和單片機CX51程序編寫就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡互連。本方案的軟件主要包括管理終端軟件和遠端控制軟件，實現(xiàn)從管理終端控制單元串口，把業(yè)務查詢指令發(fā)送到CMX869接口，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遠端控制單元串口，再由遠端控制單元把采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)原路徑回傳到管理終端控制單元串口。串口使用的波特率是115．2 Kb／s，傳輸協(xié)議采用V．32bis協(xié)議。圖3是軟件實現(xiàn)流程圖。
本方案中實現(xiàn)功能用到的主要函數(shù)如下：
(1)IinitCMX869函數(shù)
Return=IinitCMX869(Mode，Speed)
用途：對CMX869進行初始化。
(2)Read16Data函數(shù)
ReceiveData=Read16Data(Address)；
用途：從特定寄存器中讀出數(shù)據(jù)。
(3)Write16Data函數(shù)
CommOrData=Write16Data(Address，Data)；
用途：向特定寄存器中寫入數(shù)據(jù)。
(4)CMX869Coding函數(shù)
ReturnTxCode=CMX869Coding()；
用途：將從CMX869串口接收到的數(shù)據(jù)調(diào)制編碼向遠端發(fā)送。
(5)CMX869Decode函數(shù)
ReturnRxCode=CMX869Decode()；
用途：對CMX869接收的調(diào)制信號進行解調(diào)。
3 仿真測試平臺及結(jié)果
將本方案的模塊按圖4所示搭建仿真測試平臺，通過計算機串口數(shù)據(jù)測試工具和模擬終端管理軟件(Vis-ual Basic語言編寫)收發(fā)并比對數(shù)據(jù)包完成仿真測試。CMX869測試板串口速率為115．2 Kb／s，調(diào)制解調(diào)速率為28．8 Kb／s，計算機串口1和串口2波特率均配置為為115．2 Kb／s。圖5為模擬終端管理軟件測試結(jié)果。串口數(shù)據(jù)測試工具測試結(jié)果見表1。
4 結(jié) 語
基于本方案設計的CMX869調(diào)制解調(diào)模塊已經(jīng)在工程中使用，其優(yōu)異的數(shù)傳和控制性能已得到驗證，并且能夠適應工業(yè)使用的苛刻環(huán)境。本方案實現(xiàn)簡單，適用于對成本要求低、氣候條件惡劣、遠端無人值守、且傳輸數(shù)據(jù)量不太大和實時性較高的應用，如保密系統(tǒng)專線、遠程控制管理、遠程儀表讀取、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)采集、POS終端、電話線數(shù)據(jù)傳輸及家庭安防等。