用MC145026/27實(shí)現多機并口線(xiàn)通信

1 引言

在遙測、遙控等領(lǐng)域中，往往使用微機與單片機組成多機通信系統來(lái)完成測控任務(wù)。其中，常用的方法是使用微機的RS-232C串行接口進(jìn)行串行數據通信。由于受環(huán)境的影響以及RS-232C串行接口電氣性能的限制，加上連接線(xiàn)長(cháng)、接線(xiàn)麻煩等缺點(diǎn)，其通信的空間范圍總是受到限制，并使人們感到不便。因此，人們想到了無(wú)線(xiàn)傳輸。常用的無(wú)線(xiàn)傳輸方式有無(wú)線(xiàn)短波傳輸和紅外線(xiàn)傳輸，但這兩種方式都有一定的局限性，如短波方式易受外界電磁場(chǎng)的干擾，線(xiàn)外線(xiàn)傳輸方式不能隔墻傳輸等等，本文將介紹采用最新的無(wú)線(xiàn)長(cháng)波收發(fā)模塊T630/T631，以及最新三態(tài)編解碼芯片MC145026/MC145027來(lái)設計無(wú)線(xiàn)數據通信裝置的方法。該裝置具有抗干擾性能好、穿透性強、傳輸距離遠等特點(diǎn)。由于串行接口傳輸速度慢，信號處理電路復雜，外接模塊困難。因此，本裝置選用并行接口通信，從而使得電路簡(jiǎn)單易做、可靠性高。

2 系統組成

如圖1所示，本裝置主要由數據編解碼和發(fā)射接收兩大模塊組成。其中，數據編解碼模塊用來(lái)完成數據信息的輸入輸出、地址編碼、地址識別以及數據并/串轉換等任務(wù)；發(fā)射接收模塊是用來(lái)完成串行數據的調制發(fā)射及接收解調等任務(wù)。

2.1 編解碼模塊

編解碼模塊由三態(tài)編解芯片MC145026和MC145027組成，此組芯片是摩托羅拉公司生產(chǎn)的用于通信配對使用的最新芯片。編碼芯片MC145026可對9位輸入信息（地址位A1～A5，數據位D6～D9）進(jìn)行編碼，編碼后每個(gè)數據位用兩個(gè)脈沖表示：“1”編碼為兩個(gè)寬脈沖；“0”編碼為兩個(gè)窄脈沖；“開(kāi)路”編碼為一寬脈沖和一窄脈沖交叉。當TE端輸入脈沖上升沿時(shí)，編碼后的數據流開(kāi)始由D0串行輸出。對于每9位數據信息，可以看作是一個(gè)數據字，為了提高通信的安全性，編解碼芯片對每個(gè)數據字發(fā)送兩次，接收兩次。

MC145027解碼器用于接收MC145026輸出的編碼數據流。當解碼器地址與編碼器地址狀態(tài)相并連續收到兩組相同編碼信號時(shí)，VT端由低電平跳變?yōu)楦唠娖揭灾甘窘邮沼行?，同時(shí)中斷計算機進(jìn)行接收。而當接收到的數據流地址位與本機地址設置不同，或是兩次接收的數據不同，或是在四個(gè)數據周期內無(wú)信號時(shí)，VT端變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)可認為無(wú)信號或認為信號不是發(fā)送給本機的。由于對接收到的信息進(jìn)行地址識別是由MC145027芯片來(lái)完成的，因此，對不是發(fā)送給本機的信息通常不傳送到并行接口，所以對本機的工作也就不會(huì )造成影響。

2.2 發(fā)射接收模塊

發(fā)射接收模塊由長(cháng)波數字信號收發(fā)芯片T630及T631組成。此組芯片可用于發(fā)射、接收串行數據信號。長(cháng)小組能夠穿透建筑物、機箱、金屬設備等阻隔。其發(fā)射功率在mW級，150kHz頻段，所以不會(huì )對其它電路產(chǎn)生干擾。同時(shí)，也很難被其它電路干擾。它的供電電壓范圍為1.5～20V，可由并行接口+5V引腳供電。芯片內部集成了包括天線(xiàn)在內的各種部件，其外部電路及應用接口也十分簡(jiǎn)單。

3 通信原理

3.1 對并行接口的利用

微型機CENTRONIC打印機的并行接口包括一個(gè)8位數據輸出寄存器、一個(gè)8位數據輸入寄存器、一個(gè)5位控制輸出寄存器和一個(gè)5位狀態(tài)輸入寄存器。對該接口數據輸出寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作可實(shí)現8位信息的輸出；而對接口控制寄存器的與操作則可改變輸出控制線(xiàn)的狀態(tài)；對接口狀態(tài)輸入寄存器的讀操作可得到外設的狀態(tài)信息。CENTRONIC并行接口與外設連接時(shí)使用8根數據線(xiàn)、4根控制線(xiàn)和5根狀態(tài)線(xiàn)。其數據線(xiàn)信號為DATA0～DATA7，控制線(xiàn)信號為“選通”（STROBE）、“初始化”（INIT）、“打印機輸入選擇”（SLCTIN）和“自動(dòng)進(jìn)紙”（AUTOFDXT）。其中，在SLCTIN信號為低電平時(shí)，表示使用并行接口向打印機傳送數據信息；而當STROBE產(chǎn)生負脈沖信號進(jìn)，表示選通打印機，這時(shí)打印機將接收數據線(xiàn)上的數據信號；INIT信號和AUTOFDXT信號在正常的數據傳輸過(guò)程中不被使用，其狀態(tài)總保持不變。狀態(tài)信號有：“忙”（BUSY）、“出錯”（ERROR）、“缺紙”（PE）、“選擇”（SLCT）和“應答”（ACK）等狀態(tài)。由此可知，CENTRONIC并行接口能完成一個(gè)8位的數據輸出，一個(gè)4位的控制信號輸出和一個(gè)5位狀態(tài)信號的輸入。這里，將該并行接口看作一般功能的I/O連接編碼器與解碼器。

3.2 通信方法

在使用編碼器和解碼器實(shí)現PC機與單片機的通信時(shí)，需要在PC機和單片機上分別配置編碼器和解碼器，以完成數據信號的發(fā)送和接收。由于MC145026/MC145027一次能完成4位二進(jìn)制數據信息的發(fā)送或接收，而計算機經(jīng)常使用以字節為單位的數據，這樣就需要將1個(gè)字節分為高半字節和低半字節分2次發(fā)送或接收。圖2為其通信原理圖。

圖中編碼器MC145026的地址即是接收機的地址，它可經(jīng)并行接口由軟件來(lái)設置。因此，每個(gè)發(fā)送機可以有多臺（本裝置使用了4位地址位，因此可有2 4=16個(gè)）接收機與之呼應。解碼器MC145027的地址亦是本機的地址，它由硬件元件微型開(kāi)關(guān)組DIP設置。解碼器MC145027的地址決定了本機的通信地址，對于每臺微型機，它是唯一的，因此只能接收含有本機地址的信息。

在微型機與編碼器的接口連線(xiàn)上，可用微型機配置的打印機并行接口數據線(xiàn)的高4位DATA4～DATA7直接與編碼器的D6～D9數據輸入線(xiàn)相連，并用INIT控制線(xiàn)與編碼器數據發(fā)送允許腳相連。由于編碼器地址位有5位，而并行接口數據輸出寄存器是8位，因此只能利用4位地址位，本裝置中的編碼器MC145026的A0腳接高電平就是這個(gè)道理（解碼器MC145027的A0腳亦應接高電平）。發(fā)送數據時(shí)，由微型機向并行接口數據輸出寄存器的低4位寫(xiě)入半個(gè)字節的地址信息，然后向高4位寫(xiě)入半個(gè)字節的數據信息，之后再寫(xiě)控制輸出寄存器，以使得INIT信號為低電平，這樣就完成了4位數據的輸出。

在微型機與解碼器的接口連線(xiàn)上，應使用并行接口的狀態(tài)線(xiàn)ACK、ERROR、PE、SLCT分別與解碼器的數據線(xiàn)D6～D9相連，以便由微型機通過(guò)狀態(tài)線(xiàn)讀取解碼器輸出的數據，并使用狀態(tài)線(xiàn)BUSY與解碼器的數據輸出有效引腳VT相連，這樣微型機即可通過(guò)讀取的并行接口狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)位BUSY是否為高電平，來(lái)檢查解碼器當前接收到的數據是否有效，并得到由解碼器接收的數據。

4 系統主要參數

本系統中制約波特率的模塊主要有編解碼芯片MC145026/MC145027和長(cháng)波收發(fā)模塊T630/T631。長(cháng)波收發(fā)模塊的載波頻率為150kHz，因而不是主要的制約因素。編解碼芯片MC145026/MC145027的最高數據傳輸速率為6400b/s。

編解碼芯片MC145026/MC145027在配合使用時(shí)要求兩者的時(shí)鐘基本一致，但這種要求并不十分嚴格。其外電阻電容與振蕩頻率關(guān)系如表1所列。

表1 外接電阻電容與振蕩器頻率的關(guān)系

5 結論

本裝置克服了多機無(wú)線(xiàn)通信時(shí)相互干擾的問(wèn)題，因而通信可靠性較高，可應用于通信系統、報警系統、數據采集系統、LED大屏幕顯示系統、遙控系統等領(lǐng)域。在與微型機的接口方面，本裝置巧妙地利用了微型機打印機的并行接口，因此，非常簡(jiǎn)單方便且容易實(shí)現。