摘 要: 介紹了GMSK調制解調芯片FX909的特點及其在無線高速MODEM中的應用,并給出了相應的硬件框圖和主程序流程圖。該MODEM可通過音頻接口與調頻話音電臺相接,同時也可與具有標準RS-232C接口的數據設備相接,從而通過傳統話音電臺實現數據信號的無線傳輸。
關鍵詞: 調制解調芯片FX909 MODEM 高速數據傳輸 GMSK CRC FEC 交織
無線通信廣泛應用于移動通信、空中交通管制和導航系統,數字化是通信發展的必然要求。從我國目前情況來看,廣泛應用的大量VHF/UHF電臺多為模擬話音電臺,通信手段仍以短波、超短波話音通訊為主,數據傳輸能力很低,不能適應當前數字化數據傳輸的要求。而專門設計數字電臺又有設計周期長、費用高等弊端。本文提出了一種設計方案,通過話音接口使MODEM與常規FM電臺連接,同時還可與主控計算機或其它具有標準RS-232C接口的數據設備相連,從而實現數據的無線傳輸,有效地利用了現有設備,在一定程度上滿足了日益增長的高速數據傳輸的要求。我們設計的MODEM是針對常規FM電臺設計的,信道間隔為25kHz的電臺可實現9600bps或更高速率數據傳輸。
1 FX909簡介
1.1 FX909芯片特征
FX909是英國康舒微電路有限公司(CML)推出的調制解調芯片,它具有實現GMSK無線數據調制解調所需的基帶信號處理功能,并具有相應的協議。它可方便地和主控器及電臺調制/鑒頻電路相接,實現無線數據鏈中的半雙工數據傳輸。
在發送模式下,FX909從主控器接收數據,計算并加上前向糾錯碼(FEC)及循環冗余校檢碼(CRC),并采用交織(突發錯誤保護)及擾碼技術提高其性能。然后加上位同步及幀同步碼,將數據打包并轉變為模擬GMSK信號送往電臺調制器接口。在接收模式下,FX909完成相反的過程,從接收機鑒頻器接收模擬GMSK信號,解碼并糾錯后送主控器。
其主要特征如下:
·GMSK調制 ·靈活的操作模式
·最大速率19.2kb/s ·低電壓(3.3/5V)工作
·數據打包格式 ·Mobitex兼容
·24腳小型封裝 ·主控器接口
1.2 FX909原理框圖
FX909原理框圖如圖1所示。
1.3 FX909封裝形式及管腳說明
FX909為24引腳封裝,有貼片和雙列直插兩種封裝形式,各管腳說明如表1所示。
1.4 寄存器及其選擇
FX909有3個只讀寄存器和4個只寫寄存器。通過A0、A1和讀寫信號進行選擇。如表2所示。
其中數據寄存器為主控器和FX909之間數據及命令傳送的緩沖區。命令寄存器的不同設置使得FX909執行相應的任務,控制寄存器及模式寄存器決定了FX909的操作模式和不同設置,狀態寄存器反映了FX909的當前狀態,數據質量寄存器的值反映了接收數據信號的質量。
這里需要特別指出的是,FX909的18字節數據緩沖區比較特殊,在寫入或讀取多個數據時,只需對同一地址進行順序的讀寫,FX909的內部電路可以保證數據的正確性。
2 MODEM的硬件框圖
該MODEM主要包括串行口RS-232C接口、主控器89C51與FX909接口、電臺接口三部分,其硬件框圖如圖2所示。
RS-232C接口包括標準232C接口信號線RXD、TXD、CTS和RTS。電臺接口包括發送信號線(TX)、接收信號線(RX)、電臺收/發控制信號(PTT)和電臺載波檢測信號(CD)。主控器89C51與FX909接口有數據總線(D0~D7)、地址線(A0,A1)、讀寫信號線(WRN,RDN)、中斷請求信號線(INT0)、片選信號(CSN)。
2.1 FX909的外部電路
FX909的外部電路如圖3所示。
2.2 主控器接口及電臺接口
MODEM的主控器接口及電臺接口電路如圖4所示。
數字信號由主控器進入FX909編碼并調制后形成模擬信號,經發送接口送往電臺。電臺接收的信號,經接收電路,轉換成與FX909匹配的模擬信號,經過解調解碼成原數字信號,送入主控器。
3 MODEM的程序組成
程序主要由主循環程序和串行中斷、外部中斷0(INT0)、定時中斷(T0)等子程序組成。串行中斷完成與RS-232C接口間的數據傳送。外部中斷(INT0)完成對FX909A的操作,包括設置命令、讀取狀態、數據傳送與接收等功能。定時中斷(T0,定時周期設置為1ms)檢測是否有數據要發送(條件是串行口收到新的數據),若有則置電臺到“發送”狀態,主循環檢測到“發送”標志位后,即調用發送初始化程序。另外,主循環程序檢測是否有數據要接收(條件是CD信號為1),若有則調用接收初始化程序。
主程序流程圖如圖5所示。
按本方案設計的MODEM已成功地應用于某動態監控系統中、效果良好。采用該設計方案有設計簡單、易實現、開發周期短等優點,可用于實時監控系統、遠程數據采集系統、GPS車輛定位、調度、報警等系統,具有廣泛的實用價值和推廣價值。
參考文獻
1 CML Semiconductor Products Wireless Modem Data Pump FX909A.CML,1996
2 GMSK Modem Application Notes.CML Semiconductor Products Application Information,Nov.1996
3 李廣弟.單片機基礎.北京:北京航空航天大學出版社,1998
4 郭梯云,楊家瑋,李建東.數字移動通信.北京:人民郵電出版社,1995