基于ATmega48的串口轉FSK通信模塊設計

作者：時間：2013-10-15 來源：網絡

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4．1 主程序實現流程

通信模塊主程序包括：CPU初始化、CMX865初始化、初始化建鏈、串口通信和FSK通信子程序等。主程序流程如圖2所示。初始化建鏈環(huán)節(jié)是模塊正常工作的基礎，通過初始化建鏈操作，信息終端可以根據線路環(huán)境以及平臺超時機制對通信模塊參數進行設置，確保通信的穩(wěn)定性。通信主流程循環(huán)執(zhí)行3個子功能函數：線路狀態(tài)處理函數、串口數據解析與處理函數、鏈路保持函數。線路狀態(tài)處理函數設計了3種線路狀態(tài)，即初始狀態(tài)、空閑狀態(tài)和摘機狀態(tài)；正常工作時僅在空閑狀態(tài)和摘機狀態(tài)之間切換。其中在空閑狀態(tài)檢測振鈴、根據狀態(tài)位執(zhí)行摘機、DTMF撥號等操作；在摘機狀態(tài)根據狀態(tài)位執(zhí)行FSK收發(fā)、脫線檢測、掛機控制等操作。串口數據解析與處理函數包含串口數據按命令集解析、對解析命令進行應答和狀態(tài)置位處理部分。這樣線路狀態(tài)處理函數和串口數據解析與處理函數通過狀態(tài)置位標志緊密連接起來。FSK數據采用中斷方式直接接收，接收完畢后在摘機狀態(tài)下直接通過串口發(fā)送給信息終端。由于串口發(fā)送應用相對單一，為簡單處理串口發(fā)送采用即時應答處理方式，分散在通信主流程各子功能函數中實現，提高了通信效率。通過鏈路保持函數判斷串口通信是否異常，通信模塊周期性地向信息終端發(fā)送鏈路保持命令，如果3次重發(fā)均未收到終端應答命令，通信模塊將自動鎖閉線路，重新執(zhí)行初始化建鏈操作，實現串口異常的處理。

4．2 對外串口通信協(xié)議

模塊采用標準串口通信，波特率為19 200 bps，10位異步方式。定義串口通信數據包格式為：0x1E+命令+校驗和反碼(對命令的校驗和反碼)，其中部分命令以變長方式發(fā)送。串口通信主要命令有：模塊初始化、鏈路保持、DTMF接收／發(fā)送、FSK接收／發(fā)送、振鈴、掛機等，命令具體格式和描述此處不加詳述。模塊初始化上電后由通信模塊自動發(fā)起，直到正確接收到終端應答初始化命令后，通信模塊才建鏈成功。信息終端初始化應答命令主要提供FSK通信模塊參數配置信息。上電后如果FSK模塊未收到終端初始化應答信息，則周期性地(每2 s)發(fā)送一次初始化建鏈命令，直到成功為止；模塊FSK通信過程中周期性地向終端發(fā)送鏈路保持命令，如果未收到終端應答信息，則斷開FSK鏈接重新開始模塊初始化。

4．3 串口通信實現

AVR單片機串口通信往往采用SPI通信方式，通信模塊串口通信采用UART0控制／狀態(tài)寄存器和數據寄存器實現。串口通信子程序主要由串口發(fā)送／接收中斷子程序、串口接收命令解析子程序和串口組包發(fā)送子程序3部分組成。其中串口中斷接收程序為：

具體執(zhí)行串口數據發(fā)送時，需要提供發(fā)送數據長度、發(fā)送起始地址、置UCSROB寄存器值(UCSR0B |=0x28)。串口接收命令解析子程序按照對外串口通信協(xié)議解析串口命令，并根據命令描述調用子程序代碼執(zhí)行相應子功能操作。為了通信容錯處理，通信模塊需對接收串口數據進行校驗，如果解析的串口命令格式正確，則向終端發(fā)送肯定應答；否則發(fā)送否定應答，等待終端重傳命令數據。串口組包發(fā)送子程序對接收的FSK數據以及線路狀態(tài)等信息數據，按照串口通信協(xié)議組包發(fā)送給信息終端。

4．4 FSK通信實現

FSK通信子程序主要由CMX865芯片寄存器操作、FSK收／發(fā)、DTMF收／發(fā)以及線路狀態(tài)檢測等子程序組成。ATmega48芯片采用模擬口線的方式對CMX865寄存器進行讀／寫操作，其中對CMX865芯片寄存器讀操作程序為：

FSK收／發(fā)、DTMF收／發(fā)子程序均以CMX865寄存器讀／寫操作函數為基礎，通過設置CMX865寄存器的值，確定其工作模式。FSK數據發(fā)送、接收都可以通過CMX865芯片的IRQ中斷口線引起ATmega48芯片中斷，因此FSK數據收／發(fā)都通過中斷實現。芯片程序采用10 ms定時器循環(huán)檢測線路狀態(tài)。

結語

本文利用ATmega48芯片和CMX865芯片為硬件架構設計了串口轉FSK通信模塊。由于ATmega48芯片與ATmega88芯片除了Flash、EEPROM、SR AM容量差異外，性能完全相同。通信模塊可以不更改硬件電路，僅配置相應AVR芯片，對軟件稍作調整，能夠滿足通信業(yè)務對通信數據量增加的需求，節(jié)約模塊二次開發(fā)的成本。目前本通信模塊已在一款新型的電子交易終端上使用，并與中興、精倫等電子交易平臺進行信息交互，運行效果良好。