基于CMX7143的高速数传模块的硬件设计

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  摘要:对于高速无线数传模块,无线调制解调器起着至关重要的作用。介绍了具有GMSK和4FSK调制解调功能的调制解调器芯片CMX7143的功能特性,然后详细介绍了CMX7143调制解调器的设计思路和硬件电路,这种调制解调器具有通用性强、可靠性好、传送速率快的特点。
  关键词:CMX7143;调制解调器;无线通信;遥控遥测
  
  0 引言
  
  无线数传电台作为一种通讯媒介,与光纤、微波、明线一样,有一定的适用范围:它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输,具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点,适合点多而分散、地理环境复杂等场合。一般被用于工业远程控制与测量系统,即我们常说的遥控遥测系统(或SCADA系统),如:电力负荷监控系统、输油供气管网监测系统、地震测报系统、自动报靶系统、无人飞机控制系统、防火防盗系统等等自动化系统。
  无线遥控遥测系统数据传输的可靠性和适时性,主要依赖于其中的无线调制解调器的性能和传输速率。如今,无线组网越来越普遍,无线调制解调器的使用也越来越广泛,对速率的要求也越来越高。本文设计的基于CMX7143与单片机的无线调制解调器具有通用性强、可靠性好、传送速率快的特点,符合无线遥控遥测系统的配置要求。
  
  一、无线数传模块的设计思路
  
  实现无线调制解调器的技术途径有很多,概括起来可分为三大类:一类是基于专用数字信号处理器(DSP)的软件调制解调器;一类是基于微处理器(MCU)的可编程调制解调器;一类是基于逻辑集成电路(PLD)的硬件型调制解调器,其中前两类属于智能型,后一类属于数据泵型(通过型)调制解调器。
  本文以ATMEL公司的AT89S8252单片机、CML公司的GMSK/4FSK Modem芯片CMX7143和传统语音电台设计一款无线数传模块,属于基于微处理器(MCU)的可编程调制解调器类型,具有传输文件、语音和短信息的能力。其硬件框图如图1所示:
  
  
  二、 无线数传模块的硬件实现
  
  由图1可知该无线数传模块由通信接口模块、电平转换模块、数据收发模块、调制解调模块和控制模块组成。
  (一) CMX7143的功能特点
  CMX7143芯片能完成4电平FSK和GMSK调制和解调,芯片内部集成了调制/解调、D/A和A/D转换、内置系统时钟、辅助系统时钟、输入信号放大、工作电压检测以及与主微控制器()串口通信等功能。它可以方便地与主机通信,有自己的数据打包协议。在数据发送模式下,接收来自主机的数据,对其进行打包;为了减小无线通信的误码,采取对原始基带信号进行编码,且有CRC检错和FEC纠错功能,为了抗突发错误,还采取了交织编码。
  CMX7143是具有载波检测和硬件传输自控制功能的半双工调制解调器,采用CMOS技术设计的数模混合电路,具有快速数据采集、自动帧同步检测(AFSD)、灵活的原始数据包模式、软判决译码、先听后发射(LBT)应用的RSSI处理以及与主微控制器间的C-BUS串行接口,CMX7143提供无线多模数据调制解调器所需的所有功能。另外,还提供带有多路输入的辅助ADC、辅助DAC和辅助系统时钟,有助于设计和工作的灵活性。CMX7143的外部电路如图2所示:
  
  图2中的IRQN(第8脚),FSO(第44脚) ,Reply Data(第43脚),CSN(第48脚),CMMAND Data(第42脚)和Serial Clk(第46脚)主要是CMX7143的内部寄存器和微处理器AT89S8252上的C总线串行接口之间的数据和控制或状态信息的传输。这个接口与微软、SPI和其他相似接口兼容。CH1(第17脚), CH2(第19脚),CH 3(第21脚),MOD1(第23脚)和MOD 2(第24脚)端口用于CMX7143的数据收发。GPIO1(第10脚),GPIO2(第15脚),GPIO3(第11脚)GPIO4(第12脚)是通用输入输出接口,主要完成芯片的FI配置。

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