當前位置:首頁 > 電源 > 線性電源
[導讀]介紹一種遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通信電纜健康狀況監(jiān)測系統(tǒng)的一部分,它基于μC/OS-II軟件平臺,使用LPC2132控制Modem芯片73M2901,通過電話線實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸。

摘要 介紹一種遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通信電纜健康狀況監(jiān)測系統(tǒng)的一部分,它基于μC/OS-II軟件平臺,使用LPC2132控制Modem芯片73M2901,通過電話線實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸。該方案工作可靠,成本低,易于升級,可以廣泛應用于工業(yè)遠程監(jiān)控、智能家居、無人值守場所等各個領域。
關鍵詞 μC/OS-II LPC2132 73M2901 遠程數(shù)據(jù)傳輸


引 言
    遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應用廣泛,尤其是在一些特殊的應用場合,監(jiān)測或者控制對象由于距離較遠或者現(xiàn)場比較危險,只能把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h離現(xiàn)場的地方進行分析處理,因此需要一種可以進行遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧较到y(tǒng),以便能夠?qū)崿F(xiàn)在遠處對工作系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和故障排除,避免惡劣的環(huán)境對身體造成損害。本系統(tǒng)是通信電纜健康狀況監(jiān)測系統(tǒng)的一部分,將通信電纜的工作狀況遠程傳輸,從而實現(xiàn)異地監(jiān)測。本文提出了一種體積小、重量輕、成本低、實施方便,基于LPC2132芯片的,以電話線為數(shù)據(jù)傳輸媒質(zhì)的嵌入式應用系統(tǒng),從硬件和軟件方面對系統(tǒng)的設計進行了詳細說明,并給出具體實現(xiàn)方法。


1 硬件設計
1.1 系統(tǒng)原理
   
如圖l所示,遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由主控LPC2132、Modem芯片73M2901、RS232串口轉(zhuǎn)換電路組成。LPC2132通過UART0接收通信電纜數(shù)據(jù)采集儀的數(shù)據(jù),進行CRC校驗后通過UARTl發(fā)給Modem。LPC2132是Philips公司基于32/16位ARM7TDMI-S內(nèi)核開發(fā)的微控制器。由于LPC2132內(nèi)嵌64 KB的高速Flash存儲器和16KB片內(nèi)靜態(tài)RAM,具有2個符合16C550工業(yè)標準的串行接口,且其中一個包含標準的調(diào)制解調(diào)器接口信號,因此非常適合用來控制Modem芯片進行遠程數(shù)據(jù)傳輸。73M2901是TDK公司推出的低功耗、低速、單片式調(diào)制解調(diào)器,具有很高的集成度,與LPC2132一起可以構(gòu)成一個輕便小巧的嵌入式遠程終端。

1.2 73M2901芯片簡介
    73M2901內(nèi)置標準的8032微處理器和1個協(xié)處理器,因此在處理復雜信號的同時還可以實現(xiàn)多種控制功能。其數(shù)據(jù)終端采用異步串行傳輸方式,最多町以支持2 400 bps個雙工數(shù)據(jù)傳送;此外,還支持AT指令集,其主要引腳功能如表l所列。

    73M2901由數(shù)據(jù)終端接口、調(diào)制解調(diào)部件和模擬終端接口3部分構(gòu)成。
    ①數(shù)據(jù)終端接口:主要功能是完成數(shù)據(jù)終端設備(DTE)與調(diào)制解調(diào)器之間的連接。73M2901芯片提供的串行數(shù)據(jù)終端接口包括TXD、RXD、RTS、CTS、DSR、DCD、TXCLK、RXCLK等。
    ②調(diào)制解調(diào)部件:核心是調(diào)制解調(diào)芯片。Modem的絕大多數(shù)功能都是由這片大規(guī)模集成電路來實現(xiàn)的,包括調(diào)制解調(diào)過程、擾碼解擾碼過程、信道分割、線路均衡和指示工作狀態(tài)等。
    ③模擬終端接口:包括撥號脈沖電路、振鈴檢測電路和音頻信號通道3部分。通過這部分電路可以將Modem與通信信道連接起來。
    ◆撥號脈沖電路:摘掛機信號由73M2901/5V的RELAY引腳給出,完成摘掛機動作。當RELAY發(fā)出高電平時為掛機,發(fā)出低電平時為摘機。
    ◆振鈴檢測電路:用于檢測電話線送來的鈴流信號。當信道內(nèi)沒有振鈴信號時,73M290l的RING端為無效的高電平;當振鈴信號來到時,RING變?yōu)橛行У牡碗娖?,完成振鈴檢測。
    ◆音頻信號通道:模擬信號發(fā)送端是73M2901/5V芯片的TXAN和TRAP引腳,提供差分信號輸出。73M290l/5V還提供一個輸入引腳RXA,RXA端是非平衡的模擬輸入端口,接收的音頻信號為單端對地的模擬信號。
    模擬接口電路主要功能如下:
    ◇調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部不平衡電路與平衡型通信信道之間的轉(zhuǎn)換;
    ◇調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部四線電路與二線通信信道之間的轉(zhuǎn)換;
    ◇識別通信信道傳來的交流振鈴信號,并將其轉(zhuǎn)換成TTL直流電平;
    ◇撥號時能發(fā)出符合規(guī)定的脈沖串或雙音多頻信號。
1.3 UARTl串口傳輸
    本系統(tǒng)直接將73M290l連接到LPC2132的UARTl串口上,進行數(shù)據(jù)傳輸工作,接口結(jié)構(gòu)如圖2所示,UARTl的引腳功能描述如表2所列。

    假設LPC2132對儀器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行校驗之后,要通過73M290l向遠程計算機發(fā)送,LPC2132和73M290l作為主叫端,遠程計算機和標準Modem作為被叫端,則數(shù)據(jù)發(fā)送過程為:
    ①系統(tǒng)初始化,使數(shù)據(jù)終端就緒信號DTR有效,然后LPC2132向73M290l發(fā)出撥號指令,73M2901收到撥號指令后向被叫端Modem發(fā)出撥號音,使被叫端Modcm振鈴。振鈴次數(shù)達到軟件設置的次數(shù)時,Modem將自動應答,進入摘機狀態(tài)。
    ②被叫端摘機后一邊向主叫端發(fā)送應答載波,一邊向本端計算機發(fā)出DSR信號;然后被叫端計算機便開始監(jiān)視DCD信號,等待對方載波信號的到來。主叫端73M2901檢測到應答載波以后向LPC2132發(fā)出DCD信號,標志著呼叫成功。
    ③呼叫成功后,主叫端73M2901向LPC2132發(fā)出DSR信號;LPC2132收到該信號后,得知線路連接己完全建立,即向73M290l發(fā)出RTS信號。73M2901將向被叫端發(fā)出載波并回送CTS信號,當主叫端LPC2132收到CTS信號以后,表示握手成功。
    ④被叫端Modem檢測到主叫端發(fā)來的載波信號后就發(fā)出DCD信號,通知被叫端計算機數(shù)據(jù)鏈路已經(jīng)建立。
    ⑤數(shù)據(jù)鏈路建立以后,LPC2132便可以向計算機傳送數(shù)據(jù)。
    ⑥LPC2132在數(shù)據(jù)傳送完畢后向73M2901發(fā)出掛機命令,并發(fā)出無效的RTS信號;73M2901立即停發(fā)載波,并回送無效的CTS信號。被叫端Modem因收不到主叫端發(fā)來的載波信號而使DCD信號無效,計算機即向Modem發(fā)出掛機指令;Modem掛機后DSR信號無效,應答載波停發(fā)。主叫端73M290l因不發(fā)載波又收不到載波而使DCD、DSR信號無效。至此,數(shù)據(jù)鏈路拆除。系統(tǒng)處于待機狀態(tài),等待LPC2132再次要求建立連接。


2 系統(tǒng)軟件設計
2.1 通信模塊
   
本系統(tǒng)軟件基于μC/OS-II平臺實現(xiàn),采用ADSl.2集成開發(fā)環(huán)境調(diào)試。整個軟件系統(tǒng)分為2個任務,包括4個模塊:數(shù)據(jù)隊列模塊、UARTO的串口接收模塊、CRC校驗模塊和UARTl的Modem通信模塊。系統(tǒng)主程序流程如圖3所示,系統(tǒng)的各個任務由μC/OS-II核統(tǒng)一協(xié)調(diào)分配CPU資源。
    在收發(fā)數(shù)據(jù)時,為了平衡通信電纜數(shù)據(jù)采集儀、LPC2132和73M290l三者間的傳輸速率,本程序使用數(shù)據(jù)隊列作為數(shù)據(jù)緩存。數(shù)據(jù)隊列采用先入先出(FIFO)的方式,其空間大小在項目中的config,h文件中定義。數(shù)據(jù)空間的地址惟一,且只對應一個數(shù)據(jù)隊列。數(shù)據(jù)隊列子程序(queue.c)定義了6個函數(shù).分別為:QueueCreate,建立數(shù)據(jù)隊列;QueueRead,獲取隊列中的數(shù)據(jù);QueueWritc,F(xiàn)IFO方式發(fā)送數(shù)據(jù);QueueFlush,清空隊列;QueueNData.獲取隊列中數(shù)據(jù)數(shù)目;QuEueSize,獲取隊列空間容量。

    由于LPC2132是通過73M2901向遠程設備發(fā)送數(shù)據(jù)的,因此只需要編寫Modem發(fā)送子程序。Modem通信子程序包括8個函數(shù),分別為:UARTlInit,初始化UARTl;UARTl_Exception,UARTl中斷服務程序;GeTModemState,獲取Modem的狀態(tài);ModemInit,初始化Modem;ModemWrite,通過Modem發(fā)送多個字節(jié)數(shù)據(jù);ModemCommand,發(fā)送Modem命令;ModemDialUp,通過Modem撥號;ModemDialDown,掛斷Modem。系統(tǒng)啟動時需要對UARTl進行向量中斷初始化,即在工程的target.c文件中編寫初始化程序。
    LPC2132通過UART1發(fā)送AT指令控制Modem的工作狀態(tài),然后向MoEdem發(fā)送數(shù)據(jù)。uARTl的具體工作方式為:發(fā)送信號量初始值設為發(fā)送緩沖的大小,并且關閉發(fā)送中斷。發(fā)送數(shù)據(jù)時,用戶任務在信號量上等待,如果發(fā)送緩沖未滿,則用戶任務向發(fā)送緩沖巾寫入數(shù)據(jù)。如果寫入的是發(fā)送緩沖中的第一個字節(jié),則允許發(fā)送中斷,然后從發(fā)送緩沖中取出最早寫入的字節(jié)輸出至UART1,這個操作又觸發(fā)了下一次的發(fā)送中斷。如此循環(huán)直到發(fā)送緩沖中最后一個字節(jié)被取走,重新關閉發(fā)送中斷。在向UART1輸出的同時,給信號量發(fā)信號,發(fā)送任務據(jù)此信號量計數(shù)值來了解發(fā)送緩沖中是否有空間。數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖4所示。

2.2 CRC校驗模塊
   
信號在物理信道中傳輸時,線路本身電器特性造成的隨機噪聲、信號幅度的衰減、頻率和相位的畸變、相鄰線路問的串擾以及各種外界因素(開關的跳線、外界強電流磁場的變化和電源的波動等)都會造成信號的失真。在數(shù)據(jù)通信中,將會使接收端收到的二進制數(shù)位和發(fā)送端實際發(fā)送的二進制數(shù)位不一致,從而造成由“0”變成“l(fā)”或由“l(fā)”變成“O”的差錯。為了把差錯限制在盡可能小的范圍內(nèi),在數(shù)據(jù)的遠程傳送中,廣泛采用循環(huán)冗余校驗碼(CRC)。其編碼簡單,誤判率很低,檢錯能力強,占用系統(tǒng)資源少,用軟硬件方式均能實現(xiàn)。CRC的英文全稱為Cyclic Redundancy Check,電是采用給信息碼加上幾位校驗碼的方式來增大整個編碼系統(tǒng)的碼距,增強查錯糾錯能力。
2.3 μC/OS-II在LPC2132上的移植
    所謂“移植”,就是使一個實時內(nèi)核能在其他的微處理器或微控制器上運行。要使同一個內(nèi)核能適用于不同的硬件體系,就要存內(nèi)核和硬件之間有一個中間層,即與處理器相關的移植代碼,這部分代碼因處理器而異。大部分μC/OS-II的代碼是用C語言編寫的,因此μC/OS-II的可移植性強。然而,仍需要用匯編語言編寫一些與處理器硬件相關的代碼,這是因為實現(xiàn)μC/OS-II讀/寫處理器寄存器時只能通過匯編語言來宴現(xiàn)。在μC/OS-II中,這部分代碼分成3個文件:OS_CPU.H、IS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C。因此,把μC/OS-II移植到LPC2132中時需要對上述3個文件進行部分修改。


結(jié) 語
    LPC2132硬件資源豐富,使得該系統(tǒng)具有體積小、重量輕、成本低等特點;采用了CRC校驗,從而提高了通信的查錯糾錯能力。此外,基于μC/OS-II平臺實現(xiàn)軟件功能,使得該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,維護方便,升級簡單。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術(shù)
關閉
關閉