基于CMX869調(diào)制解調(diào)芯片和89X51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)小區(qū)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引 言

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)各種控制設(shè)備自動(dòng)化程度越來(lái)越高，使用范圍也越來(lái)越廣，這就使得很多自動(dòng)化相關(guān)的技術(shù)也滲透到了老百姓的日常生活，通過有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，將極大地提高工作效率，降低人力成本，因此各種網(wǎng)絡(luò)化的需求越來(lái)越高。眾所周知，在構(gòu)建一個(gè)小區(qū)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其實(shí)現(xiàn)方案有兩種：當(dāng)終端距離較近時(shí)采用以太網(wǎng)傳輸；當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，采用光纖或調(diào)制解調(diào)傳輸。由于采用以太阿和光纖傳輸在線路的中繼和鋪設(shè)成本，以及對(duì)現(xiàn)有電器設(shè)備要求較高，對(duì)小區(qū)遠(yuǎn)程控制這種數(shù)據(jù)量不太大、實(shí)時(shí)性較高的需求，以太網(wǎng)和光纖傳輸并不是最優(yōu)的解決方案。采用調(diào)制解調(diào)方案，從調(diào)制解調(diào)的底層協(xié)議棧開始開發(fā)是很復(fù)雜的，而使用目前市面上功能相對(duì)單一的通用調(diào)制解調(diào)產(chǎn)品構(gòu)建專用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，又會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，且不提供用戶編程接口，給集中式管理和維護(hù)造成不必要的麻煩。本文將介紹一種介于上述兩種方案之間的小區(qū)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案，有完善穩(wěn)定的V．32bis協(xié)議棧，是一種低成本、高性能、易開發(fā)、適應(yīng)性強(qiáng)的控制實(shí)現(xiàn)方案。

1、基于高性能調(diào)制解調(diào)芯片CMX869的硬件設(shè)計(jì)方案

本方案采用CML公司的CMX869調(diào)制解調(diào)芯片作為核心器件，它的主要特點(diǎn)有：

傳輸速度快普通調(diào)制解調(diào)芯片也可以用于網(wǎng)絡(luò)控制，但是其調(diào)制方式和傳輸速度制約了使用范圍。CMX869采用C-Bus串口總線和全雙工QAM（正交幅度調(diào)制）調(diào)制方式，并向下兼容FSK（頻移鍵控），串口總線時(shí)鐘頻率最高可達(dá)5 MHz，調(diào)制傳輸速率最高可達(dá)28．8 Kb／s。

傳輸性能好兼容程控交換網(wǎng)絡(luò)，提供帶回波抵消的2／4線傳輸接口，發(fā)送電路信號(hào)強(qiáng)度為0．5 dBm，接收電路接收靈敏度可達(dá)-30 dBm，在使用典型超5類雙絞線無(wú)中繼情況下，傳輸距離大于4 km。同時(shí)可自動(dòng)檢測(cè)線路質(zhì)量并實(shí)時(shí)調(diào)整，適宜遠(yuǎn)距傳輸。

資源豐富 通過C-BUS串口總線可訪問多個(gè)命令和狀態(tài)可讀寫寄存器資源，并提供完善穩(wěn)定的V．32bis協(xié)議棧，調(diào)用方便。

低功耗采用3．3 V低壓工作模式，通過編程可自動(dòng)中斷已建立的空閑連接，處于省電工作模式時(shí)消耗極低的電流，當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)，可自動(dòng)返回到正常工作模式，有選擇的建立連接，適用于低功耗要求的應(yīng)用。環(huán)境適應(yīng)性好 CMX869的存儲(chǔ)溫度在-55～+125℃之間，工作溫度在-40～+85℃之間，適宜嚴(yán)寒和酷熱環(huán)境的室外工作。

方案實(shí)現(xiàn)原理和核心電路如圖1，圖2所示，主要完成控制數(shù)字信號(hào)和傳輸模擬信號(hào)的選通與轉(zhuǎn)換。管理終端通過接口擴(kuò)展單元對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行選通使能，由控制單元MCU把控制命令通過CMX869調(diào)制后，送往遠(yuǎn)端CMX869解調(diào)，待遠(yuǎn)端控制單元采集到需求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)后，再通過原路徑把數(shù)據(jù)送回到管理終端。

2、軟件實(shí)現(xiàn)流程

本方案的另一個(gè)特點(diǎn)是軟件開發(fā)簡(jiǎn)單，因?yàn)镃MX869對(duì)外提供了豐富的命令和狀態(tài)可讀寫寄存器資源，以及完善穩(wěn)定的V．32bis協(xié)議棧，開發(fā)人員只需在控制單元的89X51系列單片機(jī)上進(jìn)行匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言編程，通過調(diào)用構(gòu)造的函數(shù)對(duì)各寄存器的設(shè)置和讀寫，就可以完成對(duì)CMX869狀態(tài)的控制和數(shù)據(jù)的收發(fā)，縮短了軟件開發(fā)和調(diào)試的周期。

由于CMX869功能和協(xié)議封裝相對(duì)獨(dú)立，開發(fā)人員只需要熟悉其特定寄存器的讀寫和單片機(jī)CX51程序編寫就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。本方案的軟件主要包括管理終端軟件和遠(yuǎn)端控制軟件，實(shí)現(xiàn)從管理終端控制單元串口，把業(yè)務(wù)查詢指令發(fā)送到CMX869接口，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)端控制單元串口，再由遠(yuǎn)端控制單元把采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)原路徑回傳到管理終端控制單元串口。串口使用的波特率是115．2 Kb／s，傳輸協(xié)議采用V．32bis協(xié)議。圖3是軟件實(shí)現(xiàn)流程圖。

本方案中實(shí)現(xiàn)功能用到的主要函數(shù)如下：

（1）IinitCMX869函數(shù)

Return=IinitCMX869（Mode，Speed）

用途：對(duì)CMX869進(jìn)行初始化。

（2）Read16Data函數(shù)

ReceiveData=Read16Data（Address）；

用途：從特定寄存器中讀出數(shù)據(jù)。

（3）Write16Data函數(shù)

CommOrData=Write16Data（Address，Data）；

用途：向特定寄存器中寫入數(shù)據(jù)。

（4）CMX869Coding函數(shù)

ReturnTxCode=CMX869Coding（）；

用途：將從CMX869串口接收到的數(shù)據(jù)調(diào)制編碼向遠(yuǎn)端發(fā)送。

（5）CMX869Decode函數(shù)

ReturnRxCode=CMX869Decode（）；

用途：對(duì)CMX869接收的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。

3 、仿真測(cè)試平臺(tái)及結(jié)果

將本方案的模塊按圖4所示搭建仿真測(cè)試平臺(tái)，通過計(jì)算機(jī)串口數(shù)據(jù)測(cè)試工具和模擬終端管理軟件（Vis-ual Basic語(yǔ)言編寫）收發(fā)并比對(duì)數(shù)據(jù)包完成仿真測(cè)試。CMX869測(cè)試板串口速率為115．2 Kb／s，調(diào)制解調(diào)速率為28．8 Kb／s，計(jì)算機(jī)串口1和串口2波特率均配置為為115．2 Kb／s。圖5為模擬終端管理軟件測(cè)試結(jié)果。串口數(shù)據(jù)測(cè)試工具測(cè)試結(jié)果見表1。

4、 結(jié) 語(yǔ)

基于本方案設(shè)計(jì)的CMX869調(diào)制解調(diào)模塊已經(jīng)在工程中使用，其優(yōu)異的數(shù)傳和控制性能已得到驗(yàn)證，并且能夠適應(yīng)工業(yè)使用的苛刻環(huán)境。本方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適用于對(duì)成本要求低、氣候條件惡劣、遠(yuǎn)端無(wú)人值守、且傳輸數(shù)據(jù)量不太大和實(shí)時(shí)性較高的應(yīng)用，如保密系統(tǒng)專線、遠(yuǎn)程控制管理、遠(yuǎn)程儀表讀取、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)采集、POS終端、電話線數(shù)據(jù)傳輸及家庭安防等。

責(zé)任編輯：gt