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嵌入式Modem在配變終端單元中的應用

時間:2024-09-02 03:20:36 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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嵌入式Modem在配變終端單元中的應用

摘要:主要介紹硅實驗室雙芯片形式的嵌入式Modem(ISOmodem)芯片Si2414和Si3015,以及ISOmodem在配電變壓器遠方終端單元(TTU)中的應用;重點介紹運用ISOmodem通信的硬件及軟件設計。

目前,市面上的工業(yè)Modem主要以外置為主。外置Modem具有體積大、成本高、集成不方便等缺點;而嵌入式Modem以其性能穩(wěn)定、高度集成化等優(yōu)點,可以方便地嵌入到各種單片機應用系統(tǒng),得到廣大工業(yè)用戶的極大關注與歡迎。美國硅實驗定(Silicon Laboratories)生產的ISOmodem就是一系列的嵌入式Modem芯片。

1 ISOmodem介紹

ISOmodem采用雙芯片形式:Modem控制芯片Si2414和DAA芯片Si3015。Modem芯片Si2414是對Modem通信進行控制并提供與微控制器的通信接口;DAA芯片Si3015是將數(shù)字信號調制為模擬信號后輸出,或是將接收的模擬信號解調為數(shù)字信號。它的通信傳輸速率最高可達14.4kbps,耗電量小于85mW,且具有過流偵測與保護功能。

1.1 Si2414內部結構及功能

Si2414芯片是高度集成化的,工作電壓為3.3V,內部功能模塊如圖1所示。包括1個控制、數(shù)據(jù)泵、ROM、RAM、1個晶振、樂相環(huán)、定時器、串行接口、UART(通用異步收發(fā)器)、1個并行接口和1個DAA接口。Modem軟件永久地被存儲在片內ROM中,只有Modem設置信息(默認值除外)和其它軟件更新程序必須存儲在主機里, 然后下載到片內RAM中。

在片內,控制器提供了一些重要的功能,包括AT命令解析,DAA控制,連接序列控制,DCE(數(shù)據(jù)通信裝置)協(xié)議控制,接入檢測,并行電話摘機檢測,溢出控制,來電顯示控制和格式化,PCM(脈沖編碼調制)模式控制,振鈴檢測,DTMF(雙音多頻)控制,通話進程臨測,錯誤糾正和數(shù)據(jù)壓縮。事實上,主機和Modem之間的所有相互作用都是由控制器完成的?刂破魇褂谩癆T”指令、S-寄存器和U-寄存器來配置和控制Modem。

1.2 Si2414的接口

Si2414提供兩種與主機接口方式:串行接口和并行接口。Si2414默認的用戶接口為串行接口,當AOUT/INT引腳通過一個下拉電阻(≤10kΩ)拉至低電平且在復位的上升沿CS引腳為高電平時,Modem接口選擇為并行接口。

(1)串行接口

當選擇串口作為Si2414的用戶接口時,TXD為發(fā)送引腳,RXD為接收引腳,數(shù)據(jù)通信的流控制通過硬件實現(xiàn),即通過RTS、CTS、RI、DCD引腳信號控制數(shù)據(jù)的傳送。RTS(請求發(fā)送)是終端(DTE)到Modem(DCE)的控制信號,它通知DCE可以把數(shù)據(jù)發(fā)送到DTE,低電平有效。CTS(清除發(fā)送)是DCE到DTE的控制信號,它通知DTE可以把數(shù)據(jù)發(fā)送到DCE,低電平有低。RI(振鈴指示)是指當Modem接收到遠程呼叫時,發(fā)出振鈴指示信號RI,以通知DTE有遠程呼叫。DCD(載波檢測)是指當Modem檢測到載波信號時發(fā)出DCD信號,以通知DTE線路已經(jīng)建立連接,雙方可以開始進行通信。

圖1

(2)并行接口

采用并行接口方式時,主機是通過對Si2414內部的兩個寄存器讀寫實現(xiàn)Modem通信控制的。地址線A0=0時,指向并行接口寄存器0;A0=1時,指向并行接口寄存器1。并行接口寄存器0為發(fā)送接收寄存器,寄存器1為Modem控制及狀態(tài)寄存器。

并行接口寄存器0接收主機從并口發(fā)送過來的數(shù)據(jù),并將從遠程Modem接收以的數(shù)據(jù)輸出到并口。與串行接口不同,在并口方式下,發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的流控制是通過并行接口寄存器1中的RTS、CT位及RXF、TXE位實現(xiàn)的。表2中,RTS、CTS位同串口的INT、ESC、RTS、CTS引腳功能相同,RXF為12字節(jié)學度接收FIFO緩沖滿櫝志位;TXE為14字節(jié)深度發(fā)送FIFO緩沖區(qū)空標志武位;REM為接收FIFO緩沖區(qū)空標志位;INTM是INT中斷引腳使能位;INT為中斷標志位。

1.3 Si3015

Si3015,DAA或線-端芯片,包含ADC、DAC、控制電路和1個ISOlink接口。Si3015和其周圍的電路提供了電話線接口需要的呢功能,包括1個整流橋、摘掛機、直流終端 、交換終端、振鈴監(jiān)測、回路電流/電壓監(jiān)測及通話進程測、回路電流/電壓監(jiān)測及通話進程監(jiān)測。另外,Si3015的外部電路主要負責EMI(電磁干擾)、EMC(電磁兼容)、安全設置和振蕩操作。

2 ISOmodem在配電變壓器遠方終端單元中的應用

2.1 硬件設計

嵌入式ISOmodem系統(tǒng)框圖如圖2。主機,即微控制器,采用TI公司的16位高性能定點DSP芯片TMS 320LF2407A。Si2414與主機TMS320 LF2407A(簡稱2407A)連接采用并口方式,與Si3015連接通過ISOlink接口,即Si2414的C1A引腳經(jīng)電容C到Si3015的C1B引腳。ISOlink是一個連接Modem芯片和DAA芯片的專用高速接口,有三個作用:首先,將控制信號和數(shù)據(jù)從Modem芯片傳輸?shù)紻AA芯片;其次,將DAA芯片縟 眰的數(shù)據(jù)和產生的狀態(tài)信號傳輸?shù)組doem芯芯片;最后,在掛機的時候,從Modem芯片提供 “keep-alive”電源到DAA芯片。系統(tǒng)通過TIP、RING兩條線接入電話線網(wǎng)絡或是采用專線通信方式即直接與遠方Modem的TIP、RING相連。

Si2414與控制器的硬件接口電路原理如圖3所示。采用2407A的I/O空間與Si2414的并口相連,這樣,利用I/O空間的64K可尋址空間,既節(jié)省2407A的輸入輸出端口資源,又簡化了軟件編程。圖3中,2407A的I/O空間選通引腳IS與I/O通用端口IOPA4經(jīng)一個或門連接到Si2414的片選線CS,當IOPA4=0且IS=0時,Modem芯片被穩(wěn)選通,DSP就能對Modem進行操作。另外,Si2414的8根數(shù)據(jù)線D0~D7;地址線A0連接到2407A的A0;

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