作者：陸駿;柳永勝;殷小貢

隨著數(shù)據(jù)通信的發(fā)展和普及，調制解調器的應用范圍越來越廣。歸結起來，凡是需利用模擬信道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?，都需要用調制解調器作為DCE，完成DTE與線路的連接。在很多場合，例如通過電力線通信專網(wǎng)傳輸各種自動化信息時，要求進行同步傳輸。但目前市售的調制解調器均只支持異步通信。針對這種情況，我們研制了同步調制解調器。該調制解調器選用支持同步通信的RC56D/SP調制解調器芯片組完成調制解調功能，采用TMS320F206數(shù)字信號處理器實現(xiàn)有關的智能控制。

1 RC56D/SP及TMS320F206簡介

RC56D/SP是Conexant（原Rockwell）公司出品的56K調制解調芯片。RC56D/SP包括一片8bit的微控制器 MCU和一片數(shù)據(jù)泵 MDP，通過執(zhí)行固化在1Mbit？128K×8RAM和2Mbit？256K×8ROM/Flash ROM內的固件來完成操作。該器件采用TCM網(wǎng)格編碼技術，兼容AT命令，支持V.42調制解調器鏈路存取協(xié)議（LAPM）和MNP10糾錯協(xié)議，支持V.80同步傳輸協(xié)議。在同步方式下，發(fā)送時鐘可采用內部、外部及從時鐘三種方式，且內置鎖相環(huán)具有時鐘提取功能，可從接收的同步數(shù)據(jù)流里提取與對端發(fā)送時鐘完全同頻同相的時鐘信號作為自身及DTE的接收時鐘，該芯片最高可支持33.6K/s的同步速率。

TMS320F206的CPU時鐘頻率為20MHz，具有豐富的片內外資源，且擁有功能強大的異步及同步串行口。

其異步串行口具有最大傳輸速率的全雙工發(fā)送和接收操作，數(shù)據(jù)的傳送通過發(fā)送器上的發(fā)送引腳？TX和接收器上的接收引腳？RX來完成。通過異步串行口控制寄存器？ASPCR可以將IO0~IO3四個I/O口配置為握手控制信號以改善信號傳輸質量。

其同步串行口的發(fā)送和接收均涉及到一個4級先進先出（FIFO）緩沖器。通過減少傳送過程中出現(xiàn)的發(fā)送或接收中斷的數(shù)量，F(xiàn)IFO緩沖器可減少CPU的開銷？在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時。同步串行口的操作時鐘可由內部產(chǎn)生，也可來自一個外部時鐘源。采用內部時鐘方式時，發(fā)送和接收操作的最大速率為CPU時鐘頻率除以2。采用外部時鐘源時，數(shù)據(jù)傳輸速率將隨著外部時鐘源變化。

同步串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收操作必須由相應的發(fā)送幀同步脈沖（FSX）和接收幀同步脈沖？FSR啟動。FSX既可由內部產(chǎn)生，也可由外部產(chǎn)生。FSR必須由外部產(chǎn)生。

同步串行口有連續(xù)及突發(fā)兩種操作模式，可支持一系列應用。在連續(xù)模式下，只需要一個幀同步脈沖就可以連續(xù)發(fā)送或接收多個軟件包？在突發(fā)模式下，在每一個幀同步脈沖之后只允許發(fā)送或接收一個16bit單字。具有內部幀同步的連續(xù)發(fā)送時序和具有外部幀同步的連續(xù)接收時序分別如圖1a和圖1b所示。

同步串行口具有發(fā)送中斷（XINTs）和接收中斷？RINTs兩個硬件中斷，它通知處理器FIFO緩沖器需要服務。通過對中斷產(chǎn)生條件進行適當?shù)脑O置，可使數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收連續(xù)不斷地進行。

2 硬件電路設計及其工作原理

系統(tǒng)硬件電路原理框圖如圖2所示。

調制解調器采用異步連接同步傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，即在異步方式下進行連接，建立連接后進入同步傳輸狀態(tài)。由于TMS320F206及MCU都為TTL電平，故它們之間可直接相連。異步串行口及同步串行口具體連線見圖3和圖4。

調制解調器異步和同步數(shù)據(jù)使用MCU上的相同數(shù)據(jù)口。因為MCU發(fā)送引腳上的數(shù)據(jù)即為從DTE過來將要發(fā)送出去的數(shù)據(jù)，而接收引腳上的數(shù)據(jù)為已經(jīng)解調的對端數(shù)據(jù)，故TMS320F206的異步或同步數(shù)據(jù)發(fā)送？TX或DX和接收？RX或DR引腳分別與MCU的數(shù)據(jù)發(fā)送？TXD和接收？RXD引腳對應相連。由于MCU異步功能僅用于調制解調器的設置及連接，故可不使用流量控制功能，即握手信號可不用。所以將MCU的RTS及DTR引腳接地，使其長期有效。

TMS320F206數(shù)據(jù)發(fā)送采用外部時鐘、內部幀同步及連續(xù)模式。接收則采用外部時鐘及連續(xù)模式，接收幀同步脈沖由MCU控制產(chǎn)生。當調制解調器建立連接且MCU 接收到第一幀數(shù)據(jù)時，將控制脈沖形成電路產(chǎn)生一脈沖寬度與同步接收時鐘周期相同的單個脈沖，啟動TMS320F206接收數(shù)據(jù)。因系統(tǒng)在無有用數(shù)據(jù)時也長發(fā)一監(jiān)測信號以保持連接狀態(tài)，故除非斷線，數(shù)據(jù)接收一經(jīng)啟動就不會停止。TMS320F206的發(fā)送時鐘？TXCLK及接收時鐘？RXCLK均由調制解調器提供。

調制解調器發(fā)送時鐘分為內部、外部及從時鐘三種方式。它們可通過AT＆X0？1、2 命令來進行設置。當設置為內部時鐘時，調制解調器發(fā)送時鐘由調制解調芯片內部振蕩電路提供。內部振蕩電路可產(chǎn)生300～56kHz之間的任一標稱頻率。采用外部時鐘方式時，外部時鐘XTCLK首先送入MDP、MDP一方面將之作為本芯片的同步發(fā)送時鐘，另一方面經(jīng)片內鎖相環(huán)輸出一個與XTCLK同頻同相的時鐘信號TXCLK，并將之送給MCU及TMS320F206作為同步發(fā)送時鐘。因為MDP內部鎖相環(huán)只能鎖定于任一標稱頻率，所以必須使XTCLK頻率為300～33.6kHz之間的任一標稱頻率。使用從時鐘方式時，調制解調器將采用從接收數(shù)據(jù)流里提取出來的時鐘作為發(fā)送時鐘，即本端發(fā)送時鐘與對端發(fā)送時鐘相同。本調制解調器發(fā)送采用外部時鐘。

調制解調器同步接收時鐘由本端MDP提供。MDP可從接收數(shù)據(jù)流里提取出與對端發(fā)送時鐘完全相同的時鐘信號RXCLK，以其作為自身以及MCU和TMS320F206的接收時鐘。

3 調制解調器工作方式設置

調制解調器缺省工作方式為異步方式。若想使其進入同步工作方式，必須通過AT命令進行設置。我們用到的有關同步方式設置的AT命令有以下幾條？+ES、+ESA、＆Q1以及＆X1。其中+ES命令用于使能或禁止同步傳輸模式。+ESA命令用于對同步傳輸模式一些相關特性進行設置，如是否采用循環(huán)冗余碼校驗、是否采用反轉不歸零碼傳輸?shù)取＃1命令用于控制調制解調器為異步連接同步傳送方式，即調制解調器以異步方式進行連接，一旦連通就立即進入同步傳輸方式。＆X1命令用于選擇外部時鐘作為調制解調器發(fā)送時鐘。

調制解調器的連接過程因系統(tǒng)的應用不同而不同。當經(jīng)過公用電話交換網(wǎng)進行傳輸時，調制解調器可通過自動應答方式進行連接。這時調制解調器分為主叫端和被叫端。主叫端發(fā)起呼叫，即撥通被叫端用戶號碼。被叫端調制解調器通過檢測鈴流啟動應答過程，被叫端自動應答方式可通過ATS0=N？N=1．．．255命令來啟動，其中N代表檢測到多少個鈴流信號后啟動應答過程，N=0則禁止自動應答功能。

當系統(tǒng)不經(jīng)過公用電話交換網(wǎng)進行傳輸時，因線路上無鈴流信號，所以采用偽自動應答方式。所謂偽自動應答方式是指由DSP程序控制調制解調器進行應答，而不是由調制解調器自身啟動應答過程。實現(xiàn)原理如下：在被叫端線路口設計一個雙音多頻？DTMF信號音檢測電路，當主叫端發(fā)起呼叫時，只需撥任一雙音多頻號，該信號音檢測電路檢測到信號音后，即產(chǎn)生一個方波脈沖信號，觸發(fā)TMS320F206的INT1中斷。

TMS320F206進入中斷服務程序后，向調制解調器送入ATA（強制應答）命令，從而啟動應答過程，與對端調制解調器建立連接。因線路上無撥號音，而調制解調器復位后的缺省狀態(tài)需要交換設備提供撥號音才能撥號，因此在對主叫端調制解調器進行初始化時，必須加上ATX1命令。該命令可使調制解調器不需要撥號音便可直接撥號。調制解調器撥號操作可通過ATD（代表所撥號碼）命令執(zhí)行。

4 系統(tǒng)工作流程

TMS320F206程序流程圖如圖5所示。

系統(tǒng)工作流程如下：系統(tǒng)上電復位后，TMS320F206首先進行初始化，打開異步口，然后檢測調制解調器是否準備好。若沒準備好，則對調制解調器再次復位；若準備好，則送ＡＴ命令進入調制解調器？對調制解調器進行初始化。即使能調制解調器同步口，將調制解調器設置為異步連接同步傳輸方式，采用外部時鐘以及對同步傳輸模式、傳輸速率等相關特性進行設置。同時決定主叫端是否加上ATX1命令以及被叫端是采用何種應答方式。調制解調器每次收到正確AT命令且正確進行相應操作后，會通過異步串口回送OK信號。因此，若TMS320F206收到OK信號，就表明初始化成功。調制解調器初始化完成后，主叫端便撥號啟動呼叫，被叫端進入自動應答或偽自動應答過程。連通后，調制解調器會回送CONNECT信息給TMS320F206。此后TMS320F206便禁止異步口、打開同步口，開始進行同步數(shù)據(jù)傳輸。

本同步調制解調器研制完成后，曾在專用線路、公用電話線路和電力載波線路上進行同步傳輸試驗，都獲得了比較好的傳輸效果。在需要利用模擬信道完成同步傳輸任務的場合，特別是在接入層，本調制解調器將具有廣泛的用途。

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