基于CMX865的智能交易終端設(shè)計

1 前言

　文中介紹了一種基于電話線調(diào)制解調(diào)器與嵌入式微處理器的智能交易終端的實現(xiàn)方式。與傳統(tǒng)的單片機實現(xiàn)方式相比，高性能的嵌入式微處理器可以支持更為復雜的擴展應(yīng)用;基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件平臺設(shè)計使得用戶交互界面更加友好，可擴展性更強;專用的調(diào)制解調(diào)芯片保證了系統(tǒng)通訊的可靠性與穩(wěn)定性。

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　整個智能交易終端由嵌入式微處理器SEP3203F50、存儲系統(tǒng)、CMX865通訊模塊、串口通訊模塊、IC卡數(shù)據(jù)存取模塊、打印模塊、LCD顯示模塊、鍵盤等組成。系統(tǒng)中采用的SEP3203F50是一款面向移動終端應(yīng)用的低成本16/32位RISC微控制器。SEP3203F50內(nèi)嵌ARM7TDMI內(nèi)核，整個芯片可以運行在75 MHz。該芯片提供了豐富的外設(shè)、低功耗管理和低成本的外存配置，因此非常適用于智能交易終端的應(yīng)用。

　　終端以電話線作為遠程通訊的信號載體，利用傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)接入智能交易系統(tǒng)的電信服務(wù)平臺，不同地區(qū)的電信服務(wù)平臺可能采用不同的平臺交互協(xié)議。文中以蘇州電信為例，采用中興公司制定的ICEP V2.01智能電子交易協(xié)議。終端實現(xiàn)采用基于菜單交互模式，定義下行、上行信號均采用半雙工頻移鍵控(FSK)調(diào)制方式。邏輯I/()頻率：1 200 Hz±1%或2 200 Hz±l%;傳輸速率：l 200 b/s±l%;數(shù)據(jù)傳送方式：二進制異步串行方式。終端與平臺交互時首先通過C2MX865發(fā)送雙音混頻(DT-MF)信號與電信端服務(wù)器建立撥號連接，連接建立后終端開始與服務(wù)器進行FSK數(shù)據(jù)交互。服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)首先暫存到SDRAM，然后在ICEP V2.01協(xié)議規(guī)范下解析數(shù)據(jù)，最終在LCD屏上顯示交互菜單。終端用戶通過鍵盤按鍵的方式在交互菜單中選擇交易類型，完成交易后，打印模塊打印交易信息，例如用戶選擇購買的電話充值卡等。IC卡用于存儲用戶的接入ID號以及接入密碼，服務(wù)器端以此來判斷接入用戶的合法性。鑒于電信服務(wù)器端服務(wù)的更新與變動，終端系統(tǒng)軟件需要定期進行升級更新，系統(tǒng)采用標準RS 232串口實現(xiàn)此功能。整個系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。作為智能交易終端，通訊模塊的實現(xiàn)是系統(tǒng)實現(xiàn)的重點。

　　2.1 CMX865通訊模塊

　　該模塊分為2部分：第一部分為電話線接口電路DAA，主要為模擬摘掛機電路以及防雷擊電路;第二部分為CMX865調(diào)制解調(diào)器及其外圍電路，包括振鈴檢測電路以及信號調(diào)理電路。

　　2.1.1 電話線接口電路DAA

　　MCU控制GPIO口產(chǎn)生摘掛機命令，通過模擬摘掛機電路向交換機發(fā)出模擬摘掛機信號，交換機響應(yīng)摘掛機信號后便可完成電話線路的接通與關(guān)閉。一般直撥電話線路空載電壓為48 V，摘機后直流回路接通，這時電壓降為7～10 V。根據(jù)國家相關(guān)標準規(guī)定：不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應(yīng)小于300 Ω，有"R"鍵的電子電話機的摘機狀態(tài)直流電阻應(yīng)小于350 Ω;掛機狀態(tài)下的漏電流小于5μA。以此為依據(jù)計算摘機狀態(tài)下回路電流應(yīng)大于30 mA方能保證穩(wěn)定摘機。如圖2所示。三極管T1，T2構(gòu)成達林頓電路提供回路電流，T3，T4采用電壓負反饋給Tl，T2提供穩(wěn)定工作電壓。MCU通過GPl0口控制光耦PC817實現(xiàn)回路開關(guān)功能。調(diào)節(jié)電阻R11～R14可以調(diào)節(jié)達林頓電路的等效集電極電壓從而實現(xiàn)對輸出電流(即回路電流)的控制，達到調(diào)節(jié)終端等效直流電阻的作用。電路中必須注意的是：摘掛機電路的公共地為模擬信號地，光耦一端的公共地為數(shù)字信號地。電路實現(xiàn)時要對這2類公共接地端進行隔離處理，以防止接地環(huán)路問題對信號的干擾。系統(tǒng)硬件設(shè)計時，采取了模擬部分與數(shù)字部分隔離布局的做法，所有的模擬地與數(shù)字地分開單獨布局，最后通過電感把兩類公共接地端串接。整個通訊模塊中，模擬摘掛機電路決定的終端直流電阻會影響產(chǎn)品的眾多參數(shù)，例如雙音頻撥號、穩(wěn)定回損和回聲回損等指標。因此模擬摘掛機電路的調(diào)試是通訊電路調(diào)試的一項重點。

　　在實際應(yīng)用中，由于終端工作在PSTN網(wǎng)絡(luò)，為避免自然情況下雷擊導致的大電流對終端的影響必須添加防雷擊電路。防雷擊電路結(jié)構(gòu)相對簡單且目前應(yīng)用已經(jīng)成熟，限于篇幅在此不做討論。

　　2.1.2 C2MX865調(diào)制解調(diào)器

　　CMX865是系統(tǒng)通訊部分的核心器件，是CML公司近年推出的一款低功耗調(diào)制解調(diào)芯片。支持多種協(xié)議，最高通訊速率為1 200 b/s，對應(yīng)協(xié)議為BELL202和V.23，調(diào)制方式為FSK。CMX865通過C-BUS總線接口與SEP3203F50進行通訊。C-BUS總線由類似SPI的同步串口、中斷信號線、片選線組成。CMX865調(diào)制解調(diào)器外圍電路主要由振鈴檢測電路、接收發(fā)送端信號調(diào)理電路、以及C-BUS接口電路組成。如圖3所示。

　　終端在線交易采取主動發(fā)起的方式，振鈴檢測電路實際并未起動，系統(tǒng)中保留此電路用于今后的功能擴展。接收發(fā)送端信號調(diào)理電路是整個CMX865外圍電路的重點，也是終端通訊模塊調(diào)試的一項重點。如圖4所示，給出了CMX865芯片RX，TX端的等效電路。

　　電路中變壓器采用M97060音頻隔離耦合變壓器，用于實現(xiàn)信號的耦合輸入/輸出以及消除影響CMX865數(shù)據(jù)采集精度的共模噪聲和接地環(huán)路問題干擾。在發(fā)送端信號調(diào)理電路方面，應(yīng)當調(diào)節(jié)電阻R2，R3使變壓器兩端阻抗匹配，以消除回波干擾。CMX865的接收靈敏度在一定程度上是硬件可調(diào)的。參考其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(具體見datasheet)可以知道，RXAFB為CMX865輸入信號的數(shù)據(jù)采集端，調(diào)節(jié)R7，C7以調(diào)節(jié)圖4中運算放大器的負反饋參數(shù)能在一定程度上起到對輸入信號放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。需要注意的是提高放大倍數(shù)的同時噪音干擾也被放大，甚至由于運放輸出幅度的限制而使放大后的信號失真。 3軟件構(gòu)架整個系統(tǒng)軟件構(gòu)架較為復雜，采用ASIC OSⅡ操作系統(tǒng)運行在SEP3203F‘50處理器上。系統(tǒng)軟件可分為：上層應(yīng)用主程序、LCD驅(qū)動程序、鍵盤驅(qū)動程序、打印模塊驅(qū)動程序、串口通訊程序、CMX865驅(qū)動程序。CMX865驅(qū)動程序是系統(tǒng)軟件的重點，下面介紹其實現(xiàn)方式。

　　CMX865驅(qū)動程序由FSK發(fā)送子程序、FSK接收子程序、DTMI=、發(fā)送子程序、DTMF接收子程序、中斷處理子程序組成。CMX865包含一組8位字節(jié)深度的RX，TX數(shù)據(jù)寄存器。RX，TX數(shù)據(jù)寄存器準備就緒時產(chǎn)生中斷，請求數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭搿Ｒ虼藢τ贔SK發(fā)送與接收、DT-MF接收這些實現(xiàn)時必須讀寫RX，TX數(shù)據(jù)寄存器的子程序，其功能實現(xiàn)的主體部分在于中斷處理子程序。而DT-MF數(shù)據(jù)的發(fā)送則通過配置模式寄存器直接實現(xiàn)。如圖5，圖6所示。

　　4結(jié) 語

　　目前，基于CMX865調(diào)制解調(diào)器與SEP3203F150的智能交易終端已經(jīng)通過了包括掛機漏電流、摘機阻抗、雙音頻撥號、直流電阻、安全性要求、抗雷擊試驗、環(huán)境適應(yīng)性等相關(guān)測試。系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化。