基于CMX469A的無(wú)線(xiàn)MODEM設計

摘要：CMX469A是CML公司推出的FFSK／MSK全雙工MODEM芯片，它內部集成了載波檢測、RX時(shí)鐘恢復電路和振蕩電路，并具有很好的信噪比以及低電壓、低功耗等特性，能夠接收、發(fā)射FFSK／MSK信號，同時(shí)可提供收發(fā)時(shí)鐘。文中給出了CMX469A的工作原理、應用電路和程序控制流程。

關(guān)鍵詞：快速移頻鍵控；CMX469A；調制解調器

１ ＣＭＸ４６９Ａ的主要特點(diǎn)

ＣＭＸ４６９Ａ是ＣＭＬ(公司新推出的全雙工無(wú)線(xiàn)Ｍｏｄｅｍ芯片)它采用ＣＭＯＳ工藝制造，工作電壓為２．７Ｖ～５．５Ｖ，當電源電壓為３Ｖ時(shí)，它的典型工作電流為２ｍＡ，數據傳輸速率可設定為１２００ ｂｐｓ、２４００ ｂｐｓ和４８００ｂｐｓ。在這三種波特率下，邏輯高、低電平的頻率相應為１２００／１８００Ｈｚ，１２００／２４００Ｈｚ，２４００／４８００Ｈｚ。

ＣＭＸ４６９Ａ采用快速移頻鍵控ＦＦＳＫ／ＭＳＫ調制方式，可廣泛應用于無(wú)線(xiàn)通訊系統中（例如水文檢測系統、船載監控系統等）。ＣＭＸ４６９Ａ的主要特性如下：

●具有獨立的發(fā)送、接收使能控制；

●可以接外部１．００８ＭＨｚ或４．０３２ＭＨｚ晶振;

●可選擇三種波特率：１２００ｂｐｓ、２４００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓ（４８００ｂｐｓ傳輸時(shí)，需要外接４．０３２ＭＨｚ晶振）；

●具有載波檢測、接收時(shí)鐘故障恢復功能；

●低電壓、低功耗（電源為３Ｖ時(shí)，典型工作電流為２ｍＡ；節能模式下，供電電流只有３００μＡ）；

●抗干擾性能優(yōu)良，在信號條件比較差的情況下具有優(yōu)良的靈敏度，同時(shí)可通過(guò)外部電容設置載波檢測周期，以使器件在高噪音環(huán)境下具有更完善的性能。

２ ＣＭＸ４６９Ａ的引腳說(shuō)明

ＣＭＸ４２９Ａ有２２腳ＰＤＩＰ、２０腳ＳＯＩＣ、２４腳ＴＳＳＯＰ三種封裝，這三種封裝的對應引腳不同。表１是２０腳ＳＯＩＣ封裝所對應的引腳功能介紹，其余兩種封裝只是引腳序號不相同。

表1 CMX469AD3的引腳說(shuō)明

３　與單片機的硬件接口設計

基于ＣＭＸ４６９Ａ的無(wú)線(xiàn)調制解調器的硬件設計主要包括ＣＭＸ４６９Ａ與電臺的接口電路以及與單片機的接口電路兩部分。

ＣＭＸ４６９Ａ與電臺的接口主要用于實(shí)現輸入、輸出模擬電路部分的放大。這部分電路設計非常簡(jiǎn)單，用運放ＬＭ３５８就可以實(shí)現，這里就不再多說(shuō)，以下主要說(shuō)明ＣＭＸ４６９Ａ與單片機的接口設計。硬件接口電路如圖１所示。

ＣＭＸ４６９Ａ與單片機接口時(shí)，ＣＭＸ４６９Ａ內部產(chǎn)生的ＴｘＳＹＮＣ和ＲｘＳＹＮＣ同步時(shí)鐘線(xiàn)可以同步單片機的發(fā)送和接收串行數據。由于發(fā)送數據時(shí)，從單片機輸出的串行數據在ＴｘＳＹＮＣ的上升沿必須有效且穩定，因此，應該在時(shí)鐘的下降沿輸出單片機的串行數據。同樣，在ＲｘＳＹＮＣ的下降沿讀取單片機同步數據線(xiàn)(ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ)上的串行數據，同時(shí)在ＲｘＳＹＮＣ的上升沿忽略同步數據線(xiàn)的狀態(tài)。而在接收數據時(shí)，載波檢測端口的輸出狀態(tài)可表明有效的ＦＦＳＫ數據是否進(jìn)入ＣＭＸ４６９Ａ，并可通過(guò)載波檢測來(lái)防止ＣＭＸ４６９Ａ接收虛假的數據。

ＣＭＸ４６９Ａ與單片機的接口電路設計主要分為兩部分：發(fā)送接口電路設計和接收接口電路設計。發(fā)送接口電路由發(fā)送允許（ＴｘＥＮ）、發(fā)送時(shí)鐘線(xiàn)（ＴｘＳＹＮＣ）、發(fā)送數據線(xiàn)（ＴｘＤＡＴＡ）三部分構成。此時(shí)的ＦＦＳＫ數據輸出線(xiàn)（ＴｘＳＩＧＮＡＬ）用于輸出經(jīng)過(guò)調制的ＦＦＳＫ信號。接收接口則由接收允許（ＲＸＥＮ）、接收時(shí)鐘線(xiàn)（ＲｘＳＹＮＣ）、載波檢測（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｄｅｔｅｃｔ）、時(shí)鐘同步接收數據線(xiàn)（ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ）等四部分構成。此時(shí)，ＦＦＳＫ數據輸入線(xiàn)ＲｘＳＩＧＮＡＬ為需要解調的ＦＦＳＫ／ＭＳＫ信號的輸入端口。

ＴＸＥＮ為發(fā)送使能控制端口，當低電平發(fā)送使能后，在時(shí)鐘信號ＴｘＳＹＮＣ的同步下，ＴＸＤＡＴＡ數據線(xiàn)上的信號將依次被采樣，同時(shí)經(jīng)過(guò)調制即可在ＴｘＳＩＧＮＡＬ引腳輸出調制后的ＦＦＳＫ信號。在１２００ｂｐｓ下，該系統可將高電平“１”轉換為１２００Ｈｚ的正弦波，而將低電平“０”轉換為１８００Ｈｚ的正弦波，并由ＴｘＳＩＧＮＡＬ端口輸出。其發(fā)送時(shí)序如圖２所示，Ｔｘ-ＤＡＴＡ引腳信號將在時(shí)鐘信號ＴＸＳＹＮＣ的上升沿被采樣，因此，ＴＸＳＹＮＣ的上升沿必須有效并且保持穩定。設計程序時(shí)，應該在時(shí)鐘信號的下降沿依次串行輸出要發(fā)送的數據。拉高ＴｘＥＮ將使發(fā)送電路進(jìn)入節能狀態(tài)，這時(shí)ＴＸＳＹＮＣ將輸出邏輯高電平，ＴｘＳＩＧＮＡＬ進(jìn)入高阻態(tài)。ＴｘＥＮ由內部上拉為ＶＣＣ。

ＲｘＥＮ為接收使能引腳。ＲｘＥＮ為高時(shí)，使能接收電路，為低時(shí)則使接收電路進(jìn)入節能狀態(tài)。此時(shí)，ＲｘＳＹＮＣ和接收數據端將輸出固定電平。接收使能時(shí)，輸入ＲｘＳＩＧＮＡＬ的 ＦＦＳＫ信號經(jīng)過(guò)內部濾波器后可被恢復為串行數據輸出。同時(shí)，從接收的數據中還可恢復出同步時(shí)鐘，單片機通過(guò)采樣此同步時(shí)鐘來(lái)同步接收數據。接收時(shí)序如圖３所示。設計該程序時(shí)，應該在同步時(shí)鐘ＲｘＳＹＮＣ的下降沿采樣ＣＬＯＣＫ ＤＡＴＡ引腳的數據。

４　軟件設計

該ＭＯＤＥＭ的軟件設計主要包括ＦＦＳＫ發(fā)送程序和ＦＦＳＫ接收程序，其程序流程圖如圖４所示。發(fā)送ＦＦＳＫ數據時(shí)，首先需要拉低發(fā)送使能端口ＴｘＥＮ，接著(zhù)檢測時(shí)鐘線(xiàn)（ＴｘＳＹＮＣ）?并在每一個(gè)時(shí)鐘下降沿移位輸出一位數據，一直到數據全部發(fā)送完成，然后拉高發(fā)送使能端口。至此，ＦＦＳＫ發(fā)送數據結束。

接收ＦＦＳＫ數據時(shí)，由于接收時(shí)鐘線(xiàn)ＲｘＳＹＮＣ被接在單片機的中斷引腳上，因此，只要有ＦＦＳＫ數據到達，接收時(shí)鐘線(xiàn)就會(huì )輸出經(jīng)過(guò)恢復的時(shí)鐘信號，并引起單片機中斷。為了防止誤操作，進(jìn)入中斷子程序以后，應該首先判斷載波檢測端口是否有效。如果無(wú)效，表明是誤操作，此時(shí)應退出接收子程序；如果有效，則繼續接收ＦＦＳＫ數據。在每一個(gè)ＲｘＳＹＮＣ時(shí)鐘的下降沿，都要鎖存接收數據線(xiàn)（ＣＬＯＣＫＥＤ ＤＡ-ＴＡ）的狀態(tài)，一直到接收數據結束。同時(shí)，在接收數據時(shí)，為了防止單片機由于等待數據而死機，必須加上碼間隔判斷，如果超過(guò)一定的時(shí)間沒(méi)有收到預期的數據，則將以前接收的數據廢棄，并進(jìn)行數據接收初始化，以重新進(jìn)行接收。

發(fā)送、接收ＦＦＳＫ數據內容可以按照自定義協(xié)議來(lái)完成，具體為：第一字節為數據長(cháng)度，然后為若干個(gè)字節的數據內容，最后為和校驗碼以及異或校驗碼。經(jīng)筆者實(shí)踐證明，這種協(xié)議可以比較有效地實(shí)現數據的發(fā)送和接收，同時(shí)檢測傳輸誤碼的效果也比較好。

５　結束語(yǔ)

利用ＣＭＸ４６９Ａ實(shí)現的無(wú)線(xiàn)ＭＯＤＥＭ具有抗干擾能力強、電路簡(jiǎn)單、程序設計方便等優(yōu)點(diǎn)，對于只有一個(gè)串行口的５１系列單片機來(lái)說(shuō)，由于ＣＭＸ４６９Ａ不占用串行口，因此，單片機可以利用串行口方便地與計算機或者其它設備進(jìn)行串口通信，從而為整個(gè)系統的設計提供方便。