FSKModemMSM7512B在電力線通信中的應用
http://www.biyoush.com/article/201612/332846.htm
一、芯片特點及引腳說明
1.特點
MSM7512B是OKI公司推出的1200bps半雙工FSK Modem芯片,采用16腳雙立直插塑封或24腳扁平封裝,具有如下特點:
*單電源(3~5V)供電,提供掉電工作方式;
*低功耗CMOS電路(工作模式功耗典型值為25mW,掉電模式功耗低達0.1mW);
*FSK移頻鍵控,符合ITU-TV.23標準,1200bps半雙工;
*模擬輸出可直接驅動600Ω通信電路;
*片內回音消除電路;
*使用3.579545MHz晶振;
*外圍電路簡單。
2.引腳說明
芯片MSM7512B(16DIP)的引腳排列如圖1所示,引腳說明見表1。表1中打星號的引腳內部均具有上拉電阻。
表1 MSM7512B引腳說明
引腳號 | 名稱 | I/O | 說 明 | |
RS | GS-K | |||
1 | 1 | VDD | - | +3-+5V電源 |
2 | 3 | AI | I | 模擬接收信號輸入 |
3 | 5 | AO | O | 模擬送信號輸出 |
4 | 6 | EAI | I | 外部模擬信號輸出。此腳上的信號通過送輸出放大器從AO腳發(fā)送出去。不此腳時,它應該被懸空 |
5 | 7 | GND | 地,0V | |
6 | 8 | X1 | I | 3.57954M H晶體諧振器應連至X1和X2。當器件采用3.579545MHz外部時鐘時,它應通過1個100pF的AC耦合電容加至X2(而非X1),且X1應該懸空 |
7 | 10 | X2 | O | |
8 | 12 | CLK | O | 3.579545MH時鐘信號輸出 |
9 | 13 | RD | O | Modem接收串行數(shù)據輸出。數(shù)字“1”和“0”分別對應“Mark”和“Space”。當CD(載波檢測)關斷時,RD被保持在“Mark”狀態(tài) |
10 | 15 | CD | O | FSK接收信號和應答信號控制。數(shù)字“0”和“1”分別表示“檢測到”和“未檢測到” |
11 | 17 | XD | I* | Modem發(fā)送串行數(shù)據輸入。數(shù)字“0”和“1”分別對應“Mark”和“Space” |
12 | 18 | RS | I* | FSK信號和應答信號發(fā)送使能腳。當數(shù)字“0”加至RS時,被使能 |
13 | 19 | TEST | I* | 芯片測試輸入。TEST應為開路或數(shù)字“1” |
14 | 20 | MOD1 | I* | 工作模式選擇。參見表2 |
15 | 22 | MOD2 | I* | |
16 | 24 | AOG | I* | 模擬發(fā)送信號幅度選擇:數(shù)字“1”--10dBm(典型值,AO腳);數(shù)字“0”--4dBm(典型值,AO腳) |
二、MSP7512B的工作原理
MSM7512B的內部結構如圖2所示。
MSM7512B主要由輸入/輸出回路、FSK調制/解調器、晶體振蕩以及控制器組成。其中MOD1、MOD2控制MSM7512B的工作模式,即調制/解調/掉電。工作模式如表2所列。
表2 工作模式
MOD | MOD | 模 式 |
0 | 0 | FSK發(fā)送模式(圖3) |
0 | 1 | FSK接收及75bps發(fā)送模式(圖4) |
1 | 0 | 模擬環(huán)路返回測試模式(圖5) |
1 | 1 | 掉電模式 |
當MOD2=0、MOD1=0時,MSM7512B工作于調制方式。XD輸入值為“0”、“1”的數(shù)字調制信號,AO對應輸出頻率為2100Hz、1300Hz的FM模擬信號。RS是模擬信號輸出的使能控制端。芯片的內部連線如圖3所示。
當MOD2=0、MOD1=1時,MSM7512B工作于解調方式。AI的輸入頻率為2100Hz、1300Hz的FM模擬信號,RD對應輸出解調后的“0”、“1”數(shù)字信號。CD是輸入檢測的指示端。芯片的內連線如圖4所示。
當MOD2=1、MOD1=0時,MSM7512B工作于模擬環(huán)路返回測試模式。芯片的內部連線如圖5所示。
當MOD2=1、MOD1=1,MSM7512B工作于掉電方式,此時MSM7512B功耗僅0.1mW,其它方式一般功耗為25mW。
三、MSM7512B在電力線通信中的應用
在電力線上實現(xiàn)數(shù)據通信,人們進行了很多嘗試。電力線作為一種通信傳輸介質,具有可變信號衰減、阻抗調制、脈沖噪聲以及等幅振蕩波干擾等不利數(shù)據傳輸?shù)奶匦?。為了排除這些干擾,目前利用電力線進行通信的產品有很多,通信質量和距離各有差異。這里介紹的是利用FSK調制解調芯片MSM7512B來實現(xiàn)的一種點對點通信方式。這種傳輸方法是隔離(變壓器隔離方式)的。當通信距離較遠時,可用MSM7512B替代隔離的RS-485接口芯片。它具有抗干擾能力強、誤碼率低、可靠性高、投資少、建設方便等優(yōu)點,同時也存在著數(shù)據傳輸速度低(只能達到1200bps),在通信距離變得很遠時誤碼率有所增高的缺點。這種基于MSM7512B來實現(xiàn)電力線通信已經在智能小區(qū)數(shù)據通信的實踐應用中取得了良好的使用效果。圖6是其實際電路原理圖。
從圖6可以看出,由U3、U4、U5以及外圍的電阻、電容構成接口電路,完成電平調整和阻抗變換功能。電力線采用的是600 Ω平衡輸入/輸出,通過600 Ω 1:1變壓器完成不平衡到平衡的電路轉換。U3、U4、U5采用高速運放NE5534,以提高轉換速率,提高動態(tài)響應。U5跟隨器,完成阻抗變換、輸入/輸出隔離以及提高負載能力。U3、U4完成接收、發(fā)送信號的放大。通過調整W1和W2來實現(xiàn)電路增益的調整。發(fā)送除了硬件調整外,還可以通過程序設定AOG端口0或1狀態(tài)達到配合硬件調整發(fā)送電平的目的。
單片機采用的是由ATMEL公司推出一種小型單片機AT89C2051。它具有Flash存儲器、成本低、與MCS-51完全兼容、可多次電可擦寫編程等特點。AT89C2051與MSM7512B的連接如圖6所示。它們之間的通信方式采用8位異步通信模式。波特率為1200baud,fosc=11.0596MHz,T1工作在定時器模式2,TH1=TL1=0E8H,PCON寄存器的SMOD位為0,傳送的數(shù)據采用ASCII碼格式。下面給出雙機點對點通信程序。假定A機為發(fā)送者,B機為接收者??稍诤瘮?shù)中根據程序的發(fā)送、接收設置TR,采用條件判別決定使用發(fā)送函數(shù)還是接收函數(shù),這樣點對點通信的雙方都可以運行此程序,只需在程序運行之前進行人為設置選擇TR(一個為0,另一個為1),然后分別編譯,在兩個機器上分別裝入,同時運行。
用C51語言編寫的點對點通信程序p_pcom.c如下:
#include
#define uchar unsigned char
#define TR 1 /*發(fā)送接收差別值TR=0發(fā)送*/
sbit AOG=P1^0;
sbit MOD1=P1^2;
sbit MOD2=P1^1;
sbi TEST=P1^3;
sbit CD=P3^7;
sbit RS=P1^4; /*定義位尋址的對象位*/
uchar idata buff[16]; /*數(shù)據塊長度為16個字節(jié)*/
uchar check_sum; /*定義校驗和變量*/
void InitSerialPort(void){ /*串行口初始化函數(shù)*/
TMOD=0x20; /*設置定時器1為模式/2*/
TH1=0xe8;
TL1=0xe8; /*設波特率為1200baud*/
PCON=0x00;
TR1=1; /*啟動定時器1*/
SCON=0x50; /*設置串行口為模式1,并允許接收*/
}
void SetMSM7512B(uchar st){ /*設置收發(fā)狀態(tài)*/
if(st= =0) {
MOD1=0;
MOD2=0; /*發(fā)送模式*/
TEST=1;
TS=0; /*發(fā)送使能*/
AOG=0; /*發(fā)送信號幅度選擇-4dBm*/
}
else{
MOD1=1;
MOD2=0; /*接收模式*/
TEST=1;
}
}
A機發(fā)送程序
void SendData(uchar idata *dat){
uchar i;
do{
SBUF=0xaa; /*發(fā)送聯(lián)絡信號“AA”*/
while(TI= =0); /*等待發(fā)送出去*/
TI=0; /*清TI標志,允許再發(fā)送*/
while(RI= =0) /*等待B機回答*/
RI=0;
}while((SBUF^0xbb)!=0) /*B機未準備好,繼續(xù)聯(lián)絡*/
do{
check_sum=0; /*清校驗和*/
for(i=0;i<16;i+ +){
SBUF=dat[i];/*求校驗和*/
while(TI= =0);TI=0;
}
SBUT=check_sum; /*發(fā)送校驗和*/
while(TI= =0);TI=0;
while(RI= =0);RI=0; /*等待B機應答*/
}while(SBUF!=0); /*回答出錯,則重發(fā)*/
}
B機接收程序
void ReceiveData(uchar idata *dat){
uchar i;
do{
while(RI= =0); RI=0;
}while((SBUF^0xaa)!=0); /*判A機請求否*/
SBUF=0xbb;
While(TI= =0);TI=0;
while(1){
check_sum=0; /*清校驗和*/
for(i=0;i<16;i+ +){
while(RI= =0);RI=0;
dat(i)=SBUF; /*接收一個數(shù)據*/
check_sum+=dat[i];/*求校驗和*/
}
while(RI= =0);RI=0; /*接收A機校驗和*/
if(SBUF^check_sum)= =0){/*比較校驗和*/
SBUF=0x00;breadk;} /*校驗和相同發(fā)“00”*/
else{
SBUF=0xff; /*出錯發(fā)“FF”,重新接收*/
While(TI= =0);TI=0;
}
}
}
void main(void){
InitSerialPort();
if(TR= =0){
SetMSM7512B(0); /*設置為發(fā)送狀態(tài)*/
SendData(buff);
}
else{
SetMSM7512B(1); /*設置為接收狀態(tài)*/
ReceiveData(buff);
}
}
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