1 引言
在遥测、遥控等领域中,往往使用微机与单片机组成多机通信系统来完成测控任务。其中,常用的方法是使用微机的RS-232C串行接口进行串行数据通信。由于受环境的影响以及RS-232C串行接口电气性能的限制,加上连接线长、接线麻烦等缺点,其通信的空间范围总是受到限制,并使人们感到不便。因此,人们想到了无线传输。常用的无线传输方式有无线短波传输和红外线传输,但这两种方式都有一定的局限性,如短波方式易受外界电磁场的干扰,线外线传输方式不能隔墙传输等等,本文将介绍采用最新的无线长波收发模块T630/T631,以及最新三态编解码芯片MC145026/MC145027来设计无线数据通信装置的方法。该装置具有抗干扰性能好、穿透性强、传输距离远等特点。由于串行接口传输速度慢,信号处理电路复杂,外接模块困难。因此,本装置选用并行接口通信,从而使得电路简单易做、可靠性高。
2 系统组成
如图1所示,本装置主要由数据编解码和发射接收两大模块组成。其中,数据编解码模块用来完成数据信息的输入输出、地址编码、地址识别以及数据并/串转换等任务;发射接收模块是用来完成串行数据的调制发射及接收解调等任务。
2.1 编解码模块
编解码模块由三态编解芯片MC145026和MC145027组成,此组芯片是摩托罗拉公司生产的用于通信配对使用的最新芯片。编码芯片MC145026可对9位输入信息(地址位A1~A5,数据位D6~D9)进行编码,编码后每个数据位用两个脉冲表示:“1”编码为两个宽脉冲;“0”编码为两个窄脉冲;“开路”编码为一宽脉冲和一窄脉冲交叉。当TE端输入脉冲上升沿时,编码后的数据流开始由D0串行输出。对于每9位数据信息,可以看作是一个数据字,为了提高通信的安全性,编解码芯片对每个数据字发送两次,接收两次。
MC145027解码器用于接收MC145026输出的编码数据流。当解码器地址与编码器地址状态相并连续收到两组相同编码信号时,VT端由低电平跳变为高电平以指示接收有效,同时中断计算机进行接收。而当接收到的数据流地址位与本机地址设置不同,或是两次接收的数据不同,或是在四个数据周期内无信号时,VT端变为低电平,此时可认为无信号或认为信号不是发送给本机的。由于对接收到的信息进行地址识别是由MC145027芯片来完成的,因此,对不是发送给本机的信息通常不传送到并行接口,所以对本机的工作也就不会造成影响。
2.2 发射接收模块
发射接收模块由长波数字信号收发芯片T630及T631组成。此组芯片可用于发射、接收串行数据信号。长小组能够穿透建筑物、机箱、金属设备等阻隔。其发射功率在mW级,150kHz频段,所以不会对其它电路产生干扰。同时,也很难被其它电路干扰。它的供电电压范围为1.5~20V,可由并行接口+5V引脚供电。芯片内部集成了包括天线在内的各种部件,其外部电路及应用接口也十分简单。
3 通信原理
3.1 对并行接口的利用
微型机CENTRONIC打印机的并行接口包括一个8位数据输出寄存器、一个8位数据输入寄存器、一个5位控制输出寄存器和一个5位状态输入寄存器。对该接口数据输出寄存器进行写操作可实现8位信息的输出;而对接口控制寄存器的与操作则可改变输出控制线的状态;对接口状态输入寄存器的读操作可得到外设的状态信息。CENTRONIC并行接口与外设连接时使用8根数据线、4根控制线和5根状态线。其数据线信号为DATA0~DATA7,控制线信号为“选通”(STROBE)、“初始化”(INIT)、“打印机输入选择”(SLCTIN)和“自动进纸”(AUTOFDXT)。其中,在SLCTIN信号为低电平时,表示使用并行接口向打印机传送数据信息;而当STROBE产生负脉冲信号进,表示选通打印机,这时打印机将接收数据线上的数据信号;INIT信号和AUTOFDXT信号在正常的数据传输过程中不被使用,其状态总保持不变。状态信号有:“忙”(BUSY)、“出错”(ERROR)、“缺纸”(PE)、“选择”(SLCT)和“应答”(ACK)等状态。由此可知,CENTRONIC并行接口能完成一个8位的数据输出,一个4位的控制信号输出和一个5位状态信号的输入。这里,将该并行接口看作一般功能的I/O连接编码器与解码器。