基于CMX865的智能交易終端設(shè)計(jì)

????? 1 前言

　文中介紹了一種基于電話線調(diào)制解調(diào)器與嵌入式微處理器的智能交易終端的實(shí)現(xiàn)方式。與傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方式相比，高性能的嵌入式微處理器可以支持更為復(fù)雜的擴(kuò)展應(yīng)用;基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)使得用戶(hù)交互界面更加友好，可擴(kuò)展性更強(qiáng);專(zhuān)用的調(diào)制解調(diào)芯片保證了系統(tǒng)通訊的可靠性與穩(wěn)定性。

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　整個(gè)智能交易終端由嵌入式微處理器SEP3203F50、存儲(chǔ)系統(tǒng)、CMX865通訊模塊、串口通訊模塊、IC卡數(shù)據(jù)存取模塊、打印模塊、LCD顯示模塊、鍵盤(pán)等組成。系統(tǒng)中采用的SEP3203F50是一款面向移動(dòng)終端應(yīng)用的低成本16/32位RISC微控制器。SEP3203F50內(nèi)嵌ARM7TDMI內(nèi)核，整個(gè)芯片可以運(yùn)行在75 MHz。該芯片提供了豐富的外設(shè)、低功耗管理和低成本的外存配置，因此非常適用于智能交易終端的應(yīng)用。

　　終端以電話線作為遠(yuǎn)程通訊的信號(hào)載體，利用傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)接入智能交易系統(tǒng)的電信服務(wù)平臺(tái)，不同地區(qū)的電信服務(wù)平臺(tái)可能采用不同的平臺(tái)交互協(xié)議。文中以蘇州電信為例，采用中興公司制定的ICEP V2.01智能電子交易協(xié)議。終端實(shí)現(xiàn)采用基于菜單交互模式，定義下行、上行信號(hào)均采用半雙工頻移鍵控(FSK)調(diào)制方式。邏輯I/()頻率：1 200 Hz±1%或2 200 Hz±l%;傳輸速率：l 200 b/s±l%;數(shù)據(jù)傳送方式：二進(jìn)制異步串行方式。終端與平臺(tái)交互時(shí)首先通過(guò)C2MX865發(fā)送雙音混頻(DT-MF)信號(hào)與電信端服務(wù)器建立撥號(hào)連接，連接建立后終端開(kāi)始與服務(wù)器進(jìn)行FSK數(shù)據(jù)交互。服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)首先暫存到SDRAM，然后在ICEP V2.01協(xié)議規(guī)范下解析數(shù)據(jù)，最終在LCD屏上顯示交互菜單。終端用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)按鍵的方式在交互菜單中選擇交易類(lèi)型，完成交易后，打印模塊打印交易信息，例如用戶(hù)選擇購(gòu)買(mǎi)的電話充值卡等。IC卡用于存儲(chǔ)用戶(hù)的接入ID號(hào)以及接入密碼，服務(wù)器端以此來(lái)判斷接入用戶(hù)的合法性。鑒于電信服務(wù)器端服務(wù)的更新與變動(dòng)，終端系統(tǒng)軟件需要定期進(jìn)行升級(jí)更新，系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)RS 232串口實(shí)現(xiàn)此功能。整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。作為智能交易終端，通訊模塊的實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)。

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　　2.1 CMX865通訊模塊

　　該模塊分為2部分：第一部分為電話線接口電路DAA，主要為模擬摘掛機(jī)電路以及防雷擊電路;第二部分為CMX865調(diào)制解調(diào)器及其外圍電路，包括振鈴檢測(cè)電路以及信號(hào)調(diào)理電路。

　　2.1.1 電話線接口電路DAA

　　MCU控制GPIO口產(chǎn)生摘掛機(jī)命令，通過(guò)模擬摘掛機(jī)電路向交換機(jī)發(fā)出模擬摘掛機(jī)信號(hào)，交換機(jī)響應(yīng)摘掛機(jī)信號(hào)后便可完成電話線路的接通與關(guān)閉。一般直撥電話線路空載電壓為48 V，摘機(jī)后直流回路接通，這時(shí)電壓降為7～10 V。根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)小于300 Ω，有"R"鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)小于350 Ω;掛機(jī)狀態(tài)下的漏電流小于5μA。以此為依據(jù)計(jì)算摘機(jī)狀態(tài)下回路電流應(yīng)大于30 mA方能保證穩(wěn)定摘機(jī)。如圖2所示。三極管T1，T2構(gòu)成達(dá)林頓電路提供回路電流，T3，T4采用電壓負(fù)反饋給Tl，T2提供穩(wěn)定工作電壓。MCU通過(guò)GPl0口控制光耦PC817實(shí)現(xiàn)回路開(kāi)關(guān)功能。調(diào)節(jié)電阻R11～R14可以調(diào)節(jié)達(dá)林頓電路的等效集電極電壓從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流(即回路電流)的控制，達(dá)到調(diào)節(jié)終端等效直流電阻的作用。電路中必須注意的是：摘掛機(jī)電路的公共地為模擬信號(hào)地，光耦一端的公共地為數(shù)字信號(hào)地。電路實(shí)現(xiàn)時(shí)要對(duì)這2類(lèi)公共接地端進(jìn)行隔離處理，以防止接地環(huán)路問(wèn)題對(duì)信號(hào)的干擾。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，采取了模擬部分與數(shù)字部分隔離布局的做法，所有的模擬地與數(shù)字地分開(kāi)單獨(dú)布局，最后通過(guò)電感把兩類(lèi)公共接地端串接。整個(gè)通訊模塊中，模擬摘掛機(jī)電路決定的終端直流電阻會(huì)影響產(chǎn)品的眾多參數(shù)，例如雙音頻撥號(hào)、穩(wěn)定回?fù)p和回聲回?fù)p等指標(biāo)。因此模擬摘掛機(jī)電路的調(diào)試是通訊電路調(diào)試的一項(xiàng)重點(diǎn)。

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　　在實(shí)際應(yīng)用中，由于終端工作在PSTN網(wǎng)絡(luò)，為避免自然情況下雷擊導(dǎo)致的大電流對(duì)終端的影響必須添加防雷擊電路。防雷擊電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且目前應(yīng)用已經(jīng)成熟，限于篇幅在此不做討論。

　　2.1.2 C2MX865調(diào)制解調(diào)器

　　CMX865是系統(tǒng)通訊部分的核心器件，是CML公司近年推出的一款低功耗調(diào)制解調(diào)芯片。支持多種協(xié)議，最高通訊速率為1 200 b/s，對(duì)應(yīng)協(xié)議為BELL202和V.23，調(diào)制方式為FSK。CMX865通過(guò)C-BUS總線接口與SEP3203F50進(jìn)行通訊。C-BUS總線由類(lèi)似SPI的同步串口、中斷信號(hào)線、片選線組成。CMX865調(diào)制解調(diào)器外圍電路主要由振鈴檢測(cè)電路、接收發(fā)送端信號(hào)調(diào)理電路、以及C-BUS接口電路組成。如圖3所示。

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　　終端在線交易采取主動(dòng)發(fā)起的方式，振鈴檢測(cè)電路實(shí)際并未起動(dòng)，系統(tǒng)中保留此電路用于今后的功能擴(kuò)展。接收發(fā)送端信號(hào)調(diào)理電路是整個(gè)CMX865外圍電路的重點(diǎn)，也是終端通訊模塊調(diào)試的一項(xiàng)重點(diǎn)。如圖4所示，給出了CMX865芯片RX，TX端的等效電路。

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　　電路中變壓器采用M97060音頻隔離耦合變壓器，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合輸入/輸出以及消除影響CMX865數(shù)據(jù)采集精度的共模噪聲和接地環(huán)路問(wèn)題干擾。在發(fā)送端信號(hào)調(diào)理電路方面，應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)電阻R2，R3使變壓器兩端阻抗匹配，以消除回波干擾。CMX865的接收靈敏度在一定程度上是硬件可調(diào)的。參考其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(具體見(jiàn)datasheet)可以知道，RXAFB為CMX865輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)采集端，調(diào)節(jié)R7，C7以調(diào)節(jié)圖4中運(yùn)算放大器的負(fù)反饋參數(shù)能在一定程度上起到對(duì)輸入信號(hào)放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。需要注意的是提高放大倍數(shù)的同時(shí)噪音干擾也被放大，甚至由于運(yùn)放輸出幅度的限制而使放大后的信號(hào)失真。 3軟件構(gòu)架整個(gè)系統(tǒng)軟件構(gòu)架較為復(fù)雜，采用ASIC OSⅡ操作系統(tǒng)運(yùn)行在SEP3203F'50處理器上。系統(tǒng)軟件可分為：上層應(yīng)用主程序、LCD驅(qū)動(dòng)程序、鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序、打印模塊驅(qū)動(dòng)程序、串口通訊程序、CMX865驅(qū)動(dòng)程序。CMX865驅(qū)動(dòng)程序是系統(tǒng)軟件的重點(diǎn)，下面介紹其實(shí)現(xiàn)方式。

　　CMX865驅(qū)動(dòng)程序由FSK發(fā)送子程序、FSK接收子程序、DTMI=、發(fā)送子程序、DTMF接收子程序、中斷處理子程序組成。CMX865包含一組8位字節(jié)深度的RX，TX數(shù)據(jù)寄存器。RX，TX數(shù)據(jù)寄存器準(zhǔn)備就緒時(shí)產(chǎn)生中斷，請(qǐng)求數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭?。因此?duì)于FSK發(fā)送與接收、DT-MF接收這些實(shí)現(xiàn)時(shí)必須讀寫(xiě)RX，TX數(shù)據(jù)寄存器的子程序，其功能實(shí)現(xiàn)的主體部分在于中斷處理子程序。而DT-MF數(shù)據(jù)的發(fā)送則通過(guò)配置模式寄存器直接實(shí)現(xiàn)。如圖5，圖6所示。

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　　4結(jié) 語(yǔ)

　　目前，基于CMX865調(diào)制解調(diào)器與SEP3203F150的智能交易終端已經(jīng)通過(guò)了包括掛機(jī)漏電流、摘機(jī)阻抗、雙音頻撥號(hào)、直流電阻、安全性要求、抗雷擊試驗(yàn)、環(huán)境適應(yīng)性等相關(guān)測(cè)試。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。