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基于CMX469A的無線MODEM設(shè)計
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，同時可提供收發(fā)時鐘。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
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，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：(范文先生網(wǎng)www.gymyzhishaji.com收集整理)
●具有獨立的發(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，需要外接４．０３２ＭＨｚ晶振）；
●具有載波檢測、接收時鐘故障恢復(fù)功能；
●低電壓、低功耗（電源為３Ｖ時，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
功 能 描 述
1 CLOCK/XTAL I 片內(nèi)振蕩器的輸入端或外部時鐘輸入端 2 XTALN O 片內(nèi)振蕩器的輸出端 3 Tx SYNC O 發(fā)送同步時鐘輸出 4 TxSIGNAL O FFSK/MSK信號輸出 5 TxDATA I 發(fā)送數(shù)據(jù)串行輸入端 6 TxENABLEN I 發(fā)送使能 7 BAND PASS RX帶通濾波器輸出 8 RxENABLE I 接收使能 9 VBIAS BI 偏置電壓輸出 10 VSS P 地 11 UNCLK DATA O 接收異步數(shù)據(jù)輸出 12 CLK DATA O 接收同步數(shù)據(jù)輸出 13 CD OUT O 載波檢測輸出 14 RxSIGNAL I FFSK/MSK信號輸入 15 RxSYNC O 接收同步時鐘輸出 16 BAUD SELECT I 1200/2400波特率選擇 17 BAUD SELECT I 4800波特率選擇 18 COLOCK RATE I 4.032MHz/1.008MHz外晶振選擇 19 CD TIME CINSTANT BI 載波檢測響應(yīng)時間調(diào)整端，影響抗干擾能力 20 VDD P 接電源2.7~5.5V３ 與單片機的硬件接口設(shè)計
基于ＣＭＸ４６９Ａ的無線調(diào)制解調(diào)器的硬件設(shè)計主要包括ＣＭＸ４６９Ａ與電臺的接口電路以及與單片機的接口電路兩部分。
ＣＭＸ４６９Ａ與電臺的接口主要用于實現(xiàn)輸入、輸出模擬電路部分的放大。這部分電路設(shè)計非常簡單，用運放ＬＭ３５８就可以實現(xiàn)，這里就不再多說，以下主要說明ＣＭＸ４６９Ａ與單片機的接口設(shè)計。硬件接口電路如圖１所示。
ＣＭＸ４６９Ａ與單片機接口時，ＣＭＸ４６９Ａ內(nèi)部產(chǎn)生的ＴｘＳＹＮＣ和ＲｘＳＹＮＣ同步時鐘線可以同步單片機的發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)。由于發(fā)送數(shù)據(jù)時，從單片機輸出的串行數(shù)據(jù)在ＴｘＳＹＮＣ的上升沿必須有效且穩(wěn)定，因此，應(yīng)該在時鐘的下降沿輸出單片機的串行數(shù)據(jù)。同樣，在ＲｘＳＹＮＣ的下降沿讀取單片機同步數(shù)據(jù)線(ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ)上的串行數(shù)據(jù)，同時在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，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與單片機的接口電路設(shè)計主要分為兩部分：發(fā)送接口電路設(shè)計和接收接口電路設(shè)計。發(fā)送接口電路由發(fā)送允許（ＴｘＥＮ）、發(fā)送時鐘線（ＴｘＳＹＮＣ）、發(fā)送數(shù)據(jù)線（ＴｘＤＡＴＡ）三部分構(gòu)成。此時的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）、接收時鐘線（ＲｘＳＹＮＣ）、載波檢測（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｄｅｔｅｃｔ）、時鐘同步接收數(shù)據(jù)線（ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ）等四部分構(gòu)成。此時，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)送時序如圖２所示，Ｔｘ-ＤＡＴＡ引腳信號將在時鐘信號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)計程序時，應(yīng)該在時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)送電路進入節(jié)能狀態(tài)，這時ＴＸＳＹＮＣ將輸出邏輯高電平，ＴｘＳＩＧＮＡＬ進入高阻態(tài)。ＴｘＥＮ由內(nèi)部上拉為ＶＣＣ。
ＲｘＥＮ為接收使能引腳。ＲｘＥＮ為高時，使能接收電路，為低時則使接收電路進入節(jié)能狀態(tài)。此時，ＲｘＳＹＮＣ和接收數(shù)據(jù)端將輸出固定電平。接收使能時，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，從接收的數(shù)據(jù)中還可恢復(fù)出同步時鐘，單片機通過采樣此同步時鐘來同步接收數(shù)據(jù)。接收時序如圖３所示。設(shè)計該程序時，應(yīng)該在同步時鐘ＲｘＳＹＮＣ的下降沿采樣ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ引腳的數(shù)據(jù)。
４ 軟件設(shè)計
該ＭＯＤＥＭ的軟件設(shè)計主要包括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，首先需要拉低發(fā)送使能端口ＴｘＥＮ，接著檢測時鐘線（ＴｘＳＹＮＣ）?并在每一個時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，由于接收時鐘線ＲｘＳＹＮＣ被接在單片機的中斷引腳上，因此，只要有ＦＦＳＫ數(shù)據(jù)到達，接收時鐘線就會輸出經(jīng)過恢復(fù)的時鐘信號，并引起單片機中斷。為了防止誤操作，進入中斷子程序以后，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ＲｘＳＹＮＣ時鐘的下降沿，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，在接收數(shù)據(jù)時，為了防止單片機由于等待數(shù)據(jù)而死機，必須加上碼間隔判斷，如果超過一定的時間沒有收到預(yù)期的數(shù)據(jù)，則將以前接收的數(shù)據(jù)廢棄，并進行數(shù)據(jù)接收初始化，以重新進行接收。
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，然后為若干個字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，最后為和校驗碼以及異或校驗碼。經(jīng)筆者實踐證明，這種協(xié)議可以比較有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時檢測傳輸誤碼的效果也比較好。
５ 結(jié)束語
利用ＣＭＸ４６９Ａ實現(xiàn)的無線ＭＯＤＥＭ具有抗干擾能力強、電路簡單、程序設(shè)計方便等優(yōu)點，對于只有一個串行口的５１系列單片機來說，由于ＣＭＸ４６９Ａ不占用串行口，因此，單片機可以利用串行口方便地與計算機或者其它設(shè)備進行串口通信，從而為整個系統(tǒng)的設(shè)計提供方便。
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