基于73M2901的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

引 言
??? 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，尤其是在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，監(jiān)測(cè)或者控制對(duì)象由于距離較遠(yuǎn)或者現(xiàn)場(chǎng)比較危險(xiǎn)，只能把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的地方進(jìn)行分析處理，因此需要一種可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/2447/" target="_blank">嵌入式系統(tǒng)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)在遠(yuǎn)處對(duì)工作系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和故障排除，避免惡劣的環(huán)境對(duì)身體造成損害。本系統(tǒng)是通信電纜健康狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分，將通信電纜的工作狀況遠(yuǎn)程傳輸，從而實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)測(cè)。本文提出了一種體積小、重量輕、成本低、實(shí)施方便，基于LPC2132芯片的，以電話線為數(shù)據(jù)傳輸媒質(zhì)的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，從硬件和軟件方面對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)說明，并給出具體實(shí)現(xiàn)方法。

　　1 硬件設(shè)計(jì)
　　1.1 系統(tǒng)原理
　　遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由主控LPC2132、Modem芯片73M2901、RS232串口轉(zhuǎn)換電路組成。LPC2132通過UART0接收通信電纜數(shù)據(jù)采集儀的數(shù)據(jù)，進(jìn)行CRC校驗(yàn)后通過UARTl發(fā)給Modem。LPC2132是Philips公司基于32／16位ARM7TDMI-S內(nèi)核開發(fā)的微控制器。由于LPC2132內(nèi)嵌64 KB的高速Flash存儲(chǔ)器和16KB片內(nèi)靜態(tài)RAM，具有2個(gè)符合16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，且其中一個(gè)包含標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器接口信號(hào)，因此非常適合用來控制Modem芯片進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。73M2901是TDK公司推出的低功耗、低速、單片式調(diào)制解調(diào)器，具有很高的集成度，與LPC2132一起可以構(gòu)成一個(gè)輕便小巧的嵌入式遠(yuǎn)程終端。

　　1．2 73M2901芯片簡(jiǎn)介
　　73M2901內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的8032微處理器和1個(gè)協(xié)處理器，因此在處理復(fù)雜信號(hào)的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)多種控制功能。其數(shù)據(jù)終端采用異步串行傳輸方式，最多町以支持2 400 bps個(gè)雙工數(shù)據(jù)傳送；此外，還支持AT指令集，其主要引腳功能如表l所列。

　　73M2901由數(shù)據(jù)終端接口、調(diào)制解調(diào)部件和模擬終端接口部分構(gòu)成。
　?、贁?shù)據(jù)終端接口：主要功能是完成數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)與調(diào)制解調(diào)器之間的連接。73M2901芯片提供的串行數(shù)據(jù)終端接口包括TXD、RXD、RTS、CTS、DSR、DCD、TXCLK、RXCLK等。
　?、谡{(diào)制解調(diào)部件：核心是調(diào)制解調(diào)芯片。Modem的絕大多數(shù)功能都是由這片大規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)的，包括調(diào)制解調(diào)過程、擾碼解擾碼過程、信道分割、線路均衡和指示工作狀態(tài)等。
　?、勰M終端接口：包括撥號(hào)脈沖電路、振鈴檢測(cè)電路和音頻信號(hào)通道3部分。通過這部分電路可以將Modem與通信信道連接起來。
　　◆撥號(hào)脈沖電路：摘掛機(jī)信號(hào)由73M2901／5V的RELAY引腳給出，完成摘掛機(jī)動(dòng)作。當(dāng)RELAY發(fā)出高電平時(shí)為掛機(jī)，發(fā)出低電平時(shí)為摘機(jī)。
　　◆振鈴檢測(cè)電路：用于檢測(cè)電話線送來的鈴流信號(hào)。當(dāng)信道內(nèi)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，73M290l的RING端為無效的高電平；當(dāng)振鈴信號(hào)來到時(shí)，RING變?yōu)橛行У牡碗娖剑瓿烧疋彊z測(cè)。
　　◆音頻信號(hào)通道：模擬信號(hào)發(fā)送端是73M2901／5V芯片的TXAN和TRAP引腳，提供差分信號(hào)輸出。73M290l／5V還提供一個(gè)輸入引腳RXA，RXA端是非平衡的模擬輸入端口，接收的音頻信號(hào)為單端對(duì)地的模擬信號(hào)。
　　模擬接口電路主要功能如下：
　　◇調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部不平衡電路與平衡型通信信道之間的轉(zhuǎn)換；
　　◇調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部四線電路與二線通信信道之間的轉(zhuǎn)換；
　　◇識(shí)別通信信道傳來的交流振鈴信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成TTL直流電平；
　　◇撥號(hào)時(shí)能發(fā)出符合規(guī)定的脈沖串或雙音多頻信號(hào)。
　
??? 假設(shè)LPC2132對(duì)儀器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)之后，要通過73M290l向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送，LPC2132和73M290l作為主叫端，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)Modem作為被叫端，則數(shù)據(jù)發(fā)送過程為：
??? ①系統(tǒng)初始化，使數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)DTR有效，然后LPC2132向73M290l發(fā)出撥號(hào)指令，73M2901收到撥號(hào)指令后向被叫端Modem發(fā)出撥號(hào)音，使被叫端Modcm振鈴。振鈴次數(shù)達(dá)到軟件設(shè)置的次數(shù)時(shí)，Modem將自動(dòng)應(yīng)答，進(jìn)入摘機(jī)狀態(tài)。
??? ②被叫端摘機(jī)后一邊向主叫端發(fā)送應(yīng)答載波，一邊向本端計(jì)算機(jī)發(fā)出DSR信號(hào)；然后被叫端計(jì)算機(jī)便開始監(jiān)視DCD信號(hào)，等待對(duì)方載波信號(hào)的到來。主叫端73M2901檢測(cè)到應(yīng)答載波以后向LPC2132發(fā)出DCD信號(hào)，標(biāo)志著呼叫成功。
??? ③呼叫成功后，主叫端73M2901向LPC2132發(fā)出DSR信號(hào)；LPC2132收到該信號(hào)后，得知線路連接己完全建立，即向73M290l發(fā)出RTS信號(hào)。73M2901將向被叫端發(fā)出載波并回送CTS信號(hào)，當(dāng)主叫端LPC2132收到CTS信號(hào)以后，表示握手成功。
??? ④被叫端Modem檢測(cè)到主叫端發(fā)來的載波信號(hào)后就發(fā)出DCD信號(hào)，通知被叫端計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)鏈路已經(jīng)建立。
??? ⑤數(shù)據(jù)鏈路建立以后，LPC2132便可以向計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)。
??? ⑥LPC2132在數(shù)據(jù)傳送完畢后向73M2901發(fā)出掛機(jī)命令，并發(fā)出無效的RTS信號(hào)；73M2901立即停發(fā)載波，并回送無效的CTS信號(hào)。被叫端Modem因收不到主叫端發(fā)來的載波信號(hào)而使DCD信號(hào)無效，計(jì)算機(jī)即向Modem發(fā)出掛機(jī)指令；Modem掛機(jī)后DSR信號(hào)無效，應(yīng)答載波停發(fā)。主叫端73M290l因不發(fā)載波又收不到載波而使DCD、DSR信號(hào)無效。至此，數(shù)據(jù)鏈路拆除。系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，等待LPC2132再次要求建立連接。