介紹了一種采用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F206和調(diào)制解調(diào)芯片RC56D/SP設(shè)計(jì)的同步調(diào)制解調(diào)器。該調(diào)制器解調(diào)器能在多種信道上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步傳輸,具有廣泛的用途。

    關(guān)鍵詞：調(diào)制解調(diào) 同步 數(shù)字信號(hào)處理

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

1 RC56D/SP及TMS320F206簡(jiǎn)介

RC56D/SP是Conexant（原Rockwell）公司出品的56k調(diào)制解調(diào)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×8)RAM和2Mbit(ROM/Flash ROM內(nèi)的固件來完成操作。該器件采用TCM網(wǎng)格編碼技術(shù),兼容AT命令,支持V.42調(diào)制解調(diào)器鏈路存取協(xié)議（LAPM）和MNP10糾錯(cuò)協(xié)議,支持V.80同步傳輸協(xié)議。在同步方式下,發(fā)送時(shí)鐘可采用內(nèi)部、外部及從時(shí)鐘三種方式,且內(nèi)置鎖相環(huán)具有時(shí)鐘提取功能,可從接收的同步數(shù)據(jù)流里提取與對(duì)端發(fā)送時(shí)鐘完全同頻同相的時(shí)鐘信號(hào)作為自身及DTE的接收時(shí)鐘,該芯片最高可支持33.6K/s的同步速率。

TMS320F206的CPU時(shí)鐘頻率為20MHz,具有豐富的片內(nèi)外資源,且擁有功能強(qiáng)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～I(xiàn)O3四個(gè)I/O口配置為握手控制信號(hào)以改善信號(hào)傳輸質(zhì)量。

其同步串行口的發(fā)送和接收均涉及到一個(gè)4級(jí)先進(jìn)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,FIFO緩沖器可減少CPU的開鎖（在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)）。同步串行口的操作時(shí)鐘可由內(nèi)部產(chǎn)生,也可來自一個(gè)外部時(shí)鐘源。采用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí),發(fā)送和接收操作的最大速率為CPU時(shí)鐘頻率除以2.采用外部時(shí)鐘源時(shí),數(shù)據(jù)傳輸速率將隨著外部時(shí)鐘源變化。

同步串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收操作必須上相應(yīng)的發(fā)送幀同步脈沖（FSX）和接收幀同步脈沖（FSR）啟動(dòng)。FSX既可由內(nèi)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(yīng)用。在連續(xù)模式下,只需要一個(gè)幀同步脈沖就可以連續(xù)發(fā)送或接收多個(gè)軟件包;在突發(fā)模式下,在每一個(gè)幀同步脈沖之后只允許發(fā)送或接收一個(gè)16bit單字。具有內(nèi)部幀同步的連續(xù)發(fā)送時(shí)序和具有外部幀同步的連續(xù)接收時(shí)序分別如圖1（a）和圖1（b）所示。

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

2 硬件電路設(shè)計(jì)及其工作原理

系統(tǒng)硬件電路原理框圖如圖2所示。調(diào)制解調(diào)器采用異步連接同步傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?即在異步方式下進(jìn)行連接,建立連接后進(jìn)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(diào)制解調(diào)器異步和同步數(shù)據(jù)使用MCU上的相同數(shù)據(jù)口。因此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(diào)的對(duì)端數(shù)據(jù),故TMS320F206的異步或同步數(shù)據(jù)發(fā)送（TXD）和接收（RXD）引腳對(duì)應(yīng)相連。由于MCU異步功能僅用于調(diào)制解調(diào)器的設(shè)置及連接,故可不使用流量控制功能,即握手信號(hào)可不用。所以將MCU的RTS及DTR引腳接地,使其長(zhǎng)期有效。

TMS320F206數(shù)據(jù)發(fā)送采用外部時(shí)鐘、內(nèi)部幀同步及連續(xù)模式。接收則采用外部時(shí)鐘及連接模式,接收幀同步脈沖由MCU控制產(chǎn)生。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器建立連接且MCU接收到第一幀數(shù)據(jù)時(shí),將控制脈沖形成電路產(chǎn)生一脈沖寬度與同步接收時(shí)鐘周期相同的單個(gè)脈沖,啟動(dòng)TMS320F206接收數(shù)據(jù)。因系統(tǒng)在無有用數(shù)據(jù)時(shí)也長(zhǎng)發(fā)一監(jiān)測(cè)信號(hào)以保護(hù)連接狀態(tài),故除非斷送,數(shù)據(jù)接收一經(jīng)啟動(dòng)就不會(huì)停止。TMS320F206的發(fā)送時(shí)鐘（TXCLK）及接收時(shí)鐘（RXCLK）均由調(diào)制解調(diào)器提供。[!--empirenews.page--]

調(diào)制解調(diào)器發(fā)送時(shí)鐘分為內(nèi)部、外部及從時(shí)鐘三種方式。它們可通過AT&X0（1、2）命令來進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)設(shè)置為內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),調(diào)制解調(diào)器發(fā)送時(shí)鐘由調(diào)制解調(diào)芯片內(nèi)部振蕩電路提供。內(nèi)部振蕩電路可產(chǎn)生300～56kHz之間的任一標(biāo)稱頻率。采用外部時(shí)鐘方式時(shí),外部時(shí)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(shí)鐘,另一方面經(jīng)片內(nèi)鎖相環(huán)輸出一個(gè)與XTCLK同頻同相的時(shí)鐘信號(hào)TXCLK,并將之送給MCU及TMS320F206作為同步發(fā)送時(shí)鐘,因?yàn)镸DP內(nèi)部鎖相環(huán)只能鎖定于任一標(biāo)稱頻率,所以必須使XTCLK頻率為300～33.6kHz之間的任一標(biāo)稱頻率。使用從時(shí)鐘方式時(shí),調(diào)制解調(diào)器將采用從接收數(shù)據(jù)流里提取出來的時(shí)鐘作為發(fā)送時(shí)鐘,即本端發(fā)送時(shí)鐘與對(duì)端發(fā)送時(shí)鐘相同。本調(diào)制解調(diào)器發(fā)送采用外部時(shí)鐘。

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

3 調(diào)制解調(diào)器工作方式設(shè)置

調(diào)制解調(diào)器缺省工作方式為異瞇方式。若想使其進(jìn)入同步工作方式,必須通過AT命令進(jìn)行設(shè)置。我們用到的有關(guān)同步方式設(shè)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(duì)同步傳輸模式一些相關(guān)特性進(jìn)行設(shè)置,如是否采用循環(huán)冗余碼校驗(yàn)、是否采用反轉(zhuǎn)不歸零碼傳輸?shù)取?amp;Q1命令用于控調(diào)制解調(diào)器為異步連接同步傳送方式,即調(diào)制解調(diào)器以異步方式進(jìn)行連接,一旦連通就立即進(jìn)入同步傳輸方式。&X1命令用于選擇外部時(shí)鐘作為調(diào)制解調(diào)器發(fā)送時(shí)鐘。

調(diào)制解調(diào)器的連接過程因系統(tǒng)的應(yīng)用不同而不同。當(dāng)經(jīng)過公用電話交換網(wǎng)進(jìn)行傳輸時(shí),調(diào)制解調(diào)器可通過自動(dòng)應(yīng)答方式進(jìn)行連接。這時(shí)調(diào)制解調(diào)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(hào)碼。被叫端調(diào)制解調(diào)器通過檢測(cè)鈴流啟動(dòng)應(yīng)答過程,被叫端自動(dòng)應(yīng)答方式可通過ATS0=N(N=1…255)命令來啟動(dòng),其中N代表檢測(cè)到多少個(gè)鈴流信號(hào)后啟動(dòng)應(yīng)答過程,N=0則禁止自動(dòng)應(yīng)答功能。

當(dāng)系統(tǒng)不經(jīng)過公用電話交換網(wǎng)進(jìn)行傳輸時(shí),因線路上無鈴流信號(hào),所以采用偽自動(dòng)應(yīng)答方式。所謂偽自動(dòng)應(yīng)答方式是指由DSP程序控制調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行應(yīng)答,而不是由調(diào)制解調(diào)器自身啟動(dòng)應(yīng)答過程。實(shí)現(xiàn)原理如下：在被叫端線路口設(shè)計(jì)一個(gè)雙音多頻（DTMF）信號(hào)音檢測(cè)電路,當(dāng)主叫端發(fā)起呼叫時(shí),只需撥任一雙音多頻號(hào),該信號(hào)音檢測(cè)電路檢測(cè)到信號(hào)音后,即產(chǎn)生一個(gè)方波脈沖信號(hào),解發(fā)TMS320F206的INT1中斷。TMS320F206進(jìn)入中斷服務(wù)程序后,向調(diào)制解調(diào)器送入ATA（強(qiáng)制應(yīng)答）命令,從而啟動(dòng)應(yīng)答過程,與對(duì)端調(diào)制器建立連接。因線路上無撥號(hào)音,而調(diào)制解調(diào)器復(fù)位后的缺省狀態(tài)需要交換設(shè)備提供撥號(hào)音才能撥號(hào),因此在對(duì)主叫端調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行初始化時(shí),必須加上ATX1命令。該命令可使調(diào)制解調(diào)器不需要撥號(hào)音便可直接撥號(hào)。調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)操作可通過ATD***(***代表所撥號(hào)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(fù)位后,TMS320F206首先進(jìn)行初始化,打開異步口,然后檢測(cè)調(diào)制解調(diào)器是否準(zhǔn)備好。若沒準(zhǔn)備好,則對(duì)調(diào)制解調(diào)器再次復(fù)位;若準(zhǔn)備好,則送AT命令進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器,對(duì)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行初始化。即命名能調(diào)制解調(diào)器同步口,將調(diào)制解調(diào)器設(shè)置為異步連接同步傳輸方式,采用外部時(shí)鐘以及對(duì)同步傳輸械、傳輸速率等相關(guān)特性進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)決定主叫端是否加上ATX1命令以及被叫端是采用何種應(yīng)答方式。調(diào)制解調(diào)器每次收到正確AT命令且正確進(jìn)行相應(yīng)操作后,會(huì)通過異步串口回送OK信號(hào)。因此,若TMS320F206收到OK信號(hào),就表明初始化成功。調(diào)制解調(diào)器初始化完成后,主叫端便撥號(hào)啟動(dòng)呼叫,被叫端進(jìn)入自動(dòng)應(yīng)答或偽自動(dòng)應(yīng)答過程。連通后,調(diào)制解調(diào)器會(huì)回送CONNECT信息給TMS320F206。此后TMS320F206便禁止異步口、打開同步口,開始進(jìn)行同步數(shù)據(jù)傳輸。

本同步調(diào)制解調(diào)器研制完成后,曾在專用線路、公用電話線路和電力載線路上進(jìn)行同步傳輸試驗(yàn),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傳務(wù)的場(chǎng)合,特別是在接入層,本調(diào)制解調(diào)器將具有廣泛的用途。