利用MSM7512B實現(xiàn)的PC機和單片機遠程通信 - 全文

　　MSM7512B是一款單片F(xiàn)SK調制解調器。他符合ITUT V.23標準，可以支持1200 b/s半雙工或1 200 b/s收/75 b/s發(fā)全雙工2種數(shù)據(jù)傳輸方式。MSM7512B用于控制或單向數(shù)據(jù)通信比較方便，這樣的系統(tǒng)往往執(zhí)行端由小巧的單片機組成，處理控制端由計算機組成。如通過網(wǎng)絡的遠程抄表，遠程報警，遠程檢測和遠程在系統(tǒng)編程。但如果需要經(jīng)過模擬接入網(wǎng)的遠程雙向數(shù)據(jù)通信，問題就不簡單了。這就引出了如何利用 MSM7512B進行PC機和單片機之間的遠程通信問題。

　　1 通信方案與模式

　　通信方案應由具體應用決定。當PC機和單片機要通過公共電話交換網(wǎng)進行通信時，由于MSM7512B沒有附加其他功能電路，因此在發(fā)起連接端需要加接撥號電路，在應答連接端需要加接振鈴檢測電路。如果連接請求是由計算機發(fā)起的，其通信方案可如圖1所示。

　　圖1 通信方框圖

　　MSM7512B的14，15腳 MOD1，MOD2是通信工作模式控制。當MOD2=0，MOD1=0時，芯片處于發(fā)送模式，只能以1 200 b/s向外發(fā)送數(shù)據(jù)；而MOD2=0，MOD1=1時，處于接收模式，可以以1 200 b/s的速率接收數(shù)據(jù)，也可以以75 b/s的速率發(fā)送數(shù)據(jù)?？上SM7512B沒有一種模式可以以75 b/s接收數(shù)據(jù)，因此當PC機端和單片機端都采用MSM7512B時，無法用全雙工發(fā)送接收數(shù)據(jù)。

　　然而計算機與單片機之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，如果沒有應答確認，通信過程就難以為續(xù)。這就引出了如何用2個MSM7512B以物理層的半雙工實現(xiàn)鏈路層雙向通信的問題。也就是說，一方使用MOD2=0，MOD1=0，另一方使用MOD2=0，MOD1=1，并且這2種模式需要在通信過程中不斷轉換。

　　2 模式轉換中必須注意的問題

　　根據(jù)以上提出的設計方案，通過單向的通信測試發(fā)現(xiàn)兩個方向的單工模式都是可行的。但這并不意味著半雙工通信一定可行，當在連接建立后的通信過程中改變調制解調器模式從而改變收發(fā)方向時，接收的數(shù)據(jù)就會時而正確時而不正確。顯然，在通信過程中轉變模式是一個值得探討的問題。經(jīng)過多次反復的測試和分析，發(fā)現(xiàn)雙機的MSM7512B都處于接收狀態(tài)時，也就是兩者都不發(fā)送數(shù)據(jù)時，一方居然能接收到一些奇怪的數(shù)據(jù)。這說明如果一方已經(jīng)從發(fā)送模式轉換為接收模式而另一方還沒來得及轉換，通信雙方將同時處于接收狀態(tài)（見圖2），而這時模擬信道上信號為零，其上的噪聲被MSM7512B誤認為是信號加以接收，從而導致一些干擾數(shù)據(jù)的產(chǎn)生進而影響正常通信。

　　圖2 一般通信時序

　　為此需制定新的通信時序，用以保證在通信過程中雙方不可能同時出現(xiàn)在接收狀態(tài)，也就是雙方或者都處于發(fā)送狀態(tài)，或者一發(fā)一收。圖3表示了這種新的通信時序中PC方發(fā)數(shù)據(jù)，單片機方發(fā)應答的情形。其中Td是數(shù)據(jù)傳輸時延，Tc是MSM7512B模式轉換時延，T1、T2為避免雙方同時處于接收狀態(tài)而設置的人為延遲。單片機方的保存數(shù)據(jù)僅在接收到正確的幀后操作，而若是在等待接收重傳幀時則不操作，所需時間為Tsave.同樣，PC方的裝載數(shù)據(jù)也是在發(fā)送新幀時操作，而重傳幀時也無需操作，所需時間為Tload。

　　圖3 一發(fā)一收

　　在正常收發(fā)情況下（無重傳），對單片機而言，一收到來自計算機的數(shù)據(jù)，緊接著就改變?yōu)榘l(fā)模式，但改變?yōu)榘l(fā)模式后并不立即發(fā)應答，而要延遲?T1時間等待計算機準備好收狀態(tài)再發(fā)應答。單片機發(fā)完應答后也不能立即轉換為收模式，而應延遲T2時間保證計算機方在此之前已轉移為發(fā)送模式。如果是確認應答，就保存數(shù)據(jù)，然后轉為收模式，如果是否認應答，直接轉為收模式。對計算機端而言，狀態(tài)轉移過程類似。即計算機一收到來自單片機的應答立即改變?yōu)榘l(fā)模式，如果是確認應答，裝載下一組數(shù)據(jù)，然后延遲T1時間等待單片機準備好接收狀態(tài)再發(fā)數(shù)據(jù)。如果是否認應答，直接延遲T1時間等待單片機準備好接收狀態(tài)，然后重發(fā)數(shù)據(jù)。計算機發(fā)完數(shù)據(jù)后也不能立即轉換為收模式，而應延遲T2時間保證單片機方在此之前已轉移為發(fā)送應答模式。顯然，在鏈路對稱的情況下，假定裝載數(shù)據(jù)和保存數(shù)據(jù)時間相同，應有T1》T2。

　　那么如何確定T1，T2呢？為了保證在通信過程中雙方不能同時出現(xiàn)在接收狀態(tài)（也就是雙方或者都處于發(fā)送狀態(tài)，或者一發(fā)一收），則不難得出如下關系式：?

　　因為Tsave和Tload都與具體的幀長度有關，即與機器速率有關，例如單片機處理數(shù)據(jù)要慢于PC機，因此幀越長，保存數(shù)據(jù)時間就越大于裝載數(shù)據(jù)時間，為保證正確的模式轉換，T1隨之增加。所以延時值即T1，T2的取值在數(shù)據(jù)傳輸速率一定時也要依具體的數(shù)據(jù)長度而定。通過實驗得出當幀長度為54字節(jié)時T1，T2的取值為100 ms，50ms比較合理。而幀長度為100字節(jié)時T1，T2的取值為200 ms、100 ms比較合理。針對其他長度的T1，T2的選取可以用試湊法，測試多組數(shù)據(jù)比較選取較好的。選取的原則就是在保證數(shù)據(jù)傳輸可以正常進行的前提下選取較小值。

　　3 傳輸效率

　　從圖3的時序圖可以看出如下關系：

　　設幀長度為N1字節(jié)，應答長度為N2字節(jié)，數(shù)據(jù)傳輸速率為Rb/s.當每字節(jié)10個碼元時，傳輸一段數(shù)據(jù)的總耗時Ts為

　　Ts≈2T1+2Tc+2Td+［（N1+N2）×10/R］×1 000 （ms）?（3）

　　其中Td與路徑長度和媒介有關，Tc與調制解調芯片有關，一般均較小。由于傳輸效率與傳輸時間成反比，因此在N1，N2，R取值一定時，式（3）表明傳輸效率主要由T1決定，即T1選取越小傳輸效率越高。注意到延時T2是為了保證通信過程中，在收方轉變?yōu)榘l(fā)送模式之前，發(fā)方仍處于發(fā)送模式，同時也要保證在對方數(shù)據(jù)發(fā)出之前轉變?yōu)榻邮漳Ｊ?，他的選取只要滿足關系式（1）即可，表面上看與傳輸效率無關，但由于T1受到T2的制約，所以隱含著對T2的要求。由此可見，合理選取模式轉換的人為延遲時間T1和T2，是提高傳輸效率的關鍵所在。

　　采用以上方案，PC機和單片機之間就都可以使用MSM7512B正確地進行遠程數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收了。


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