CDMA無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在自動(dòng)授時(shí)中的應用

自動(dòng)授時(shí)的常用器件主要有GPS 授時(shí)模塊和長(cháng)波電臺授時(shí)模塊2 種。市場(chǎng)上常見(jiàn)的GPS 授時(shí)模塊的局限性在于無(wú)法在室內沒(méi)有衛星信號的地點(diǎn)使用，而長(cháng)波電臺授時(shí)模塊的不足是成本高、服務(wù)費用高。采用CDMA 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)作為授時(shí)信號源可以很好地解決這些問(wèn)題，其授時(shí)精度與GPS 相差無(wú)幾且CDMA 授時(shí)服務(wù)免費，是一種很好的替代方案。

　　首先分析了CDMA 授時(shí)信號用于單片機的可行性及其準確性，同時(shí)給出了總體的硬件、軟件設計方案。

　　通過(guò)制作實(shí)物，較好地達到了設計的目的。

　　1 CDMA 授時(shí)信號方法與應用

　　1.1 CDMA授時(shí)信號的接收

　　CDMA 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的關(guān)鍵在于精準的時(shí)鐘標準，而世界上大多數精確的授時(shí)標準都使用GPS 時(shí)鐘進(jìn)行授時(shí)。CDMA 基站在獲取GPS 授時(shí)信號后將其搭載在CDMA 頻段上發(fā)射出去，這也是CDMA 手機無(wú)時(shí)間調整選項的原因。AnyData 公司的DTGS800 CDMA 模塊是一款用于CDMA 研發(fā)的實(shí)驗模塊,可以執行AT CDMA 指令。通過(guò)使用此模塊即可以實(shí)現CDMA 授時(shí)信號的接收。

　　1.2 CDMA 模塊與單片機的通信

　　DTGS 800 CDMA 模塊可使用標準的RS 232 電平信號，這樣就可以實(shí)現單片機與CDMA 模塊的數據通信。單片機通過(guò)發(fā)出AT + TIME? 指令詢(xún)問(wèn)CDMA 模塊當前時(shí)間，CDMA 模塊在接收到此信號并且有網(wǎng)絡(luò )信號的情況下就可以返回給單片機以時(shí)間、日期、星期等信息，從而實(shí)現授時(shí)信號的獲取。

　　其計時(shí)精度經(jīng)過(guò)在線(xiàn)實(shí)驗，與國家天文授時(shí)臺提供的北京時(shí)間一致，誤差不超過(guò)1s/ h。

　　1.3 授時(shí)信號的分析與應用

　　CDMA 模塊傳回的時(shí)間信號為標準的ASCII碼，通過(guò)編程很容易實(shí)現信息的分析與處理。單片機將分析處理后的時(shí)間信息授給DS1302 時(shí)鐘芯片,DS1302 接收到初始的時(shí)間后開(kāi)始計時(shí)同時(shí)將時(shí)間實(shí)時(shí)地通過(guò)串口傳回單片機以供外部設備使用。

　　2 系統硬件設計

　　2.1 系統功能模塊設計

　　2. 1. 1 CDMA 授時(shí)模塊設計

　　DTGS 800 CDMA 模塊是AnyData 公司的CDMA模塊中同類(lèi)型產(chǎn)品中體積最小，速度最快，功能最齊全的模塊，可成功用于本設計中。主要特點(diǎn)有: 標準的RS 232C 接口、工作頻段800 MHz、數據傳輸率高達153 kbps、可通過(guò)AT 命令進(jìn)行遠程控制、外部重啟功能等。DTGS 800 CDMA 模塊典型應用結構如圖1 所示。

圖1 DTGS 800 典型應用示意圖

　　DTGS 800 CDMA 模塊主要的接口有: 通用異步串行口UART、通用I/O 口GPIO、編解碼器接口CODEC、用戶(hù)接口User Interface、PM 接口。詳細介紹如下:

　?、偻ㄓ卯惒酱锌赨ART，串行數據的通信符合標準RS 232 接口協(xié)議。UART2 除了作為串行口外，還可以做用戶(hù)識別模塊(UIM) 卡接口;

　?、谕ㄓ肐/O 口GPIO 可配置成輸入中斷源。此外，一些GPIO 引腳也可用于輸出控制引腳;

　?、劬幗獯a器接口CODEC。模擬音頻接口電路,可支持會(huì )話(huà)及音頻放大，用于耳機輸入，*和輔助音頻輸出;

　?、躊M 接口具有外部硬件復位控制和掉電存儲功能。有2 種方式可以重啟模塊。第1 種方法是:發(fā)送AT+ RESET 命令到主處理器; 第2 種方法是:憑借外部硬件復位。DTGS 800 CDMA 模塊還具有掉電存儲功能。在掉電之前，會(huì )發(fā)送掉電信息AT+POWEROFF 命令到CDMA 基站，以使其存儲能力最長(cháng)可保持12 s;

　?、萦脩?hù)接口User Interface 包括5* 6 的鍵盤(pán)接口和8 / 16 位并行LCD 顯示接口。

　　2. 1. 2 DS1302 計時(shí)模塊設計

　　DS1302 時(shí)鐘芯片是DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31 字節靜態(tài)RAM，采用SPI 三線(xiàn)接口與CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節的時(shí)鐘信號和RAM 數據。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31 天時(shí)可以自動(dòng)調整，且具有閏年補償功能。系統的主要計時(shí)功能由此模塊完成，當按下人工授時(shí)按鍵或系統自動(dòng)查詢(xún)時(shí)間后，可以將授時(shí)的精確時(shí)間信息寫(xiě)入此芯片中，由此芯片繼續計時(shí)。與單片機連接電原理圖如圖2 所示。

圖2 ATmega16 與DS1302 連接電原理圖