基于CMX469A的無線MODEM設(shè)計(jì)

    摘要：CMX469A是CML公司推出的FFSK／MSK全雙工MODEM芯片，它內(nèi)部集成了載波檢測、RX時(shí)鐘恢復(fù)電路和振蕩電路，并具有很好的信噪比以及低電壓、低功耗等特性，能夠接收、發(fā)射FFSK／MSK信號，同時(shí)可提供收發(fā)時(shí)鐘。文中給出了CMX469A的工作原理、應(yīng)用電路和程序控制流程。

    關(guān)鍵詞：快速移頻鍵控；CMX469A；調(diào)制解調(diào)器

１ ＣＭＸ４６９Ａ的主要特點(diǎn)

ＣＭＸ４６９Ａ是ＣＭＬ(公司新推出的全雙工無線Ｍｏｄｅｍ芯片)它采用ＣＭＯＳ工藝制造，工作電壓為２．７Ｖ～５．５Ｖ，當(dāng)電源電壓為３Ｖ時(shí)，它的典型工作電流為２ｍＡ，數(shù)據(jù)傳輸速率可設(shè)定為１２００ ｂｐｓ、２４００ ｂｐｓ和４８００ｂｐｓ。在這三種波特率下，邏輯高、低電平的頻率相應(yīng)為１２００／１８００Ｈｚ，１２００／２４００Ｈｚ，２４００／４８００Ｈｚ。

ＣＭＸ４６９Ａ采用快速移頻鍵控ＦＦＳＫ／ＭＳＫ調(diào)制方式，可廣泛應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)中（例如水文檢測系統(tǒng)、船載監(jiān)控系統(tǒng)等）。ＣＭＸ４６９Ａ的主要特性如下：

●具有獨(dú)立的發(fā)送、接收使能控制；

●可以接外部１．００８ＭＨｚ或４．０３２ＭＨｚ晶振;

●可選擇三種波特率：１２００ｂｐｓ、２４００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓ（４８００ｂｐｓ傳輸時(shí)，需要外接４．０３２ＭＨｚ晶振）；

●具有載波檢測、接收時(shí)鐘故障恢復(fù)功能；

●低電壓、低功耗（電源為３Ｖ時(shí)，典型工作電流為２ｍＡ；節(jié)能模式下，供電電流只有３００μＡ）；

●抗干擾性能優(yōu)良，在信號條件比較差的情況下具有優(yōu)良的靈敏度，同時(shí)可通過外部電容設(shè)置載波檢測周期，以使器件在高噪音環(huán)境下具有更完善的性能。

２ ＣＭＸ４６９Ａ的引腳說明

ＣＭＸ４２９Ａ有２２腳ＰＤＩＰ、２０腳ＳＯＩＣ、２４腳ＴＳＳＯＰ三種封裝，這三種封裝的對應(yīng)引腳不同。表１是２０腳ＳＯＩＣ封裝所對應(yīng)的引腳功能介紹，其余兩種封裝只是引腳序號不相同。

表1 CMX469AD3的引腳說明

３　與單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì)

基于ＣＭＸ４６９Ａ的無線調(diào)制解調(diào)器的硬件設(shè)計(jì)主要包括ＣＭＸ４６９Ａ與電臺(tái)的接口電路以及與單片機(jī)的接口電路兩部分。

ＣＭＸ４６９Ａ與電臺(tái)的接口主要用于實(shí)現(xiàn)輸入、輸出模擬電路部分的放大。這部分電路設(shè)計(jì)非常簡單，用運(yùn)放ＬＭ３５８就可以實(shí)現(xiàn)，這里就不再多說，以下主要說明ＣＭＸ４６９Ａ與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)。硬件接口電路如圖１所示。

    ＣＭＸ４６９Ａ與單片機(jī)接口時(shí)，ＣＭＸ４６９Ａ內(nèi)部產(chǎn)生的ＴｘＳＹＮＣ和ＲｘＳＹＮＣ同步時(shí)鐘線可以同步單片機(jī)的發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)。由于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從單片機(jī)輸出的串行數(shù)據(jù)在ＴｘＳＹＮＣ的上升沿必須有效且穩(wěn)定，因此，應(yīng)該在時(shí)鐘的下降沿輸出單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)。同樣，在ＲｘＳＹＮＣ的下降沿讀取單片機(jī)同步數(shù)據(jù)線(ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ)上的串行數(shù)據(jù)，同時(shí)在ＲｘＳＹＮＣ的上升沿忽略同步數(shù)據(jù)線的狀態(tài)。而在接收數(shù)據(jù)時(shí)，載波檢測端口的輸出狀態(tài)可表明有效的ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)是否進(jìn)入ＣＭＸ４６９Ａ，并可通過載波檢測來防止ＣＭＸ４６９Ａ接收虛假的數(shù)據(jù)。

ＣＭＸ４６９Ａ與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)主要分為兩部分：發(fā)送接口電路設(shè)計(jì)和接收接口電路設(shè)計(jì)。發(fā)送接口電路由發(fā)送允許（ＴｘＥＮ）、發(fā)送時(shí)鐘線（ＴｘＳＹＮＣ）、發(fā)送數(shù)據(jù)線（ＴｘＤＡＴＡ）三部分構(gòu)成。此時(shí)的ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)輸出線（ＴｘＳＩＧＮＡＬ）用于輸出經(jīng)過調(diào)制的ＦＦＳＫ信號。接收接口則由接收允許（ＲＸＥＮ）、接收時(shí)鐘線（ＲｘＳＹＮＣ）、載波檢測（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｄｅｔｅｃｔ）、時(shí)鐘同步接收數(shù)據(jù)線（ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ）等四部分構(gòu)成。此時(shí)，ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)輸入線ＲｘＳＩＧＮＡＬ為需要解調(diào)的ＦＦＳＫ／ＭＳＫ信號的輸入端口。

ＴＸＥＮ為發(fā)送使能控制端口，當(dāng)?shù)碗娖桨l(fā)送使能后，在時(shí)鐘信號ＴｘＳＹＮＣ的同步下，ＴＸＤＡＴＡ數(shù)據(jù)線上的信號將依次被采樣，同時(shí)經(jīng)過調(diào)制即可在ＴｘＳＩＧＮＡＬ引腳輸出調(diào)制后的ＦＦＳＫ信號。在１２００ｂｐｓ下，該系統(tǒng)可將高電平“１”轉(zhuǎn)換為１２００Ｈｚ的正弦波，而將低電平“０”轉(zhuǎn)換為１８００Ｈｚ的正弦波，并由ＴｘＳＩＧＮＡＬ端口輸出。其發(fā)送時(shí)序如圖２所示，Ｔｘ-ＤＡＴＡ引腳信號將在時(shí)鐘信號ＴＸＳＹＮＣ的上升沿被采樣，因此，ＴＸＳＹＮＣ的上升沿必須有效并且保持穩(wěn)定。設(shè)計(jì)程序時(shí)，應(yīng)該在時(shí)鐘信號的下降沿依次串行輸出要發(fā)送的數(shù)據(jù)。拉高ＴｘＥＮ將使發(fā)送電路進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，這時(shí)ＴＸＳＹＮＣ將輸出邏輯高電平，ＴｘＳＩＧＮＡＬ進(jìn)入高阻態(tài)。ＴｘＥＮ由內(nèi)部上拉為ＶＣＣ。

    ＲｘＥＮ為接收使能引腳。ＲｘＥＮ為高時(shí)，使能接收電路，為低時(shí)則使接收電路進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)。此時(shí)，ＲｘＳＹＮＣ和接收數(shù)據(jù)端將輸出固定電平。接收使能時(shí)，輸入ＲｘＳＩＧＮＡＬ的 ＦＦＳＫ信號經(jīng)過內(nèi)部濾波器后可被恢復(fù)為串行數(shù)據(jù)輸出。同時(shí)，從接收的數(shù)據(jù)中還可恢復(fù)出同步時(shí)鐘，單片機(jī)通過采樣此同步時(shí)鐘來同步接收數(shù)據(jù)。接收時(shí)序如圖３所示。設(shè)計(jì)該程序時(shí)，應(yīng)該在同步時(shí)鐘ＲｘＳＹＮＣ的下降沿采樣ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ引腳的數(shù)據(jù)。

４　軟件設(shè)計(jì)

該ＭＯＤＥＭ的軟件設(shè)計(jì)主要包括ＦＦＳＫ發(fā)送程序和ＦＦＳＫ接收程序，其程序流程圖如圖４所示。發(fā)送ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)時(shí)，首先需要拉低發(fā)送使能端口ＴｘＥＮ，接著檢測時(shí)鐘線（ＴｘＳＹＮＣ）?并在每一個(gè)時(shí)鐘下降沿移位輸出一位數(shù)據(jù)，一直到數(shù)據(jù)全部發(fā)送完成，然后拉高發(fā)送使能端口。至此，ＦＦＳＫ發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束。

接收ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)時(shí)，由于接收時(shí)鐘線ＲｘＳＹＮＣ被接在單片機(jī)的中斷引腳上，因此，只要有ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)到達(dá)，接收時(shí)鐘線就會(huì)輸出經(jīng)過恢復(fù)的時(shí)鐘信號，并引起單片機(jī)中斷。為了防止誤操作，進(jìn)入中斷子程序以后，應(yīng)該首先判斷載波檢測端口是否有效。如果無效，表明是誤操作，此時(shí)應(yīng)退出接收子程序；如果有效，則繼續(xù)接收ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)。在每一個(gè)ＲｘＳＹＮＣ時(shí)鐘的下降沿，都要鎖存接收數(shù)據(jù)線（ＣＬＯＣＫＥＤ ＤＡ-ＴＡ）的狀態(tài)，一直到接收數(shù)據(jù)結(jié)束。同時(shí)，在接收數(shù)據(jù)時(shí)，為了防止單片機(jī)由于等待數(shù)據(jù)而死機(jī)，必須加上碼間隔判斷，如果超過一定的時(shí)間沒有收到預(yù)期的數(shù)據(jù)，則將以前接收的數(shù)據(jù)廢棄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)接收初始化，以重新進(jìn)行接收。

    發(fā)送、接收ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)內(nèi)容可以按照自定義協(xié)議來完成，具體為：第一字節(jié)為數(shù)據(jù)長度，然后為若干個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，最后為和校驗(yàn)碼以及異或校驗(yàn)碼。經(jīng)筆者實(shí)踐證明，這種協(xié)議可以比較有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時(shí)檢測傳輸誤碼的效果也比較好。

５　結(jié)束語

利用ＣＭＸ４６９Ａ實(shí)現(xiàn)的無線ＭＯＤＥＭ具有抗干擾能力強(qiáng)、電路簡單、程序設(shè)計(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，對于只有一個(gè)串行口的５１系列單片機(jī)來說，由于ＣＭＸ４６９Ａ不占用串行口，因此，單片機(jī)可以利用串行口方便地與計(jì)算機(jī)或者其它設(shè)備進(jìn)行串口通信，從而為整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供方便。