利用MSM7512B的PC機和單片機遠程通信

MSM7512B是一款單片FSK調制解調器。他符合ITUT V.23標準，可以支持1200 b/s半雙工或1 200 b/s收/75 b/s發(fā)全雙工2種數據傳輸方式。MSM7512B用于控制或單向數據通信比較方便，這樣的系統往往執行端由小巧的單片機組成，處理控制端由計算機組成。如通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的遠程抄表，遠程報警，遠程檢測和遠程在系統編程。但如果需要經(jīng)過(guò)模擬接入網(wǎng)的遠程雙向數據通信，問(wèn)題就不簡(jiǎn)單了。這就引出了如何利用 MSM7512B進(jìn)行PC機和單片機之間的遠程通信問(wèn)題。

1通信方案與模式

通信方案應由具體應用決定。當PC機和單片機要通過(guò)公共電話(huà)交換網(wǎng)進(jìn)行通信時(shí)，由于MSM7512B沒(méi)有附加其他功能電路，因此在發(fā)起連接端需要加接撥號電路，在應答連接端需要加接振鈴檢測電路。如果連接請求是由計算機發(fā)起的，其通信方案可如圖1所示。

MSM7512B的14，15腳 MOD1，MOD2是通信工作模式控制。當MOD2=0，MOD1=0時(shí)，芯片處于發(fā)送模式，只能以1 200 b/s向外發(fā)送數據；而MOD2=0，MOD1=1時(shí)，處于接收模式，可以以1 200 b/s的速率接收數據，也可以以75 b/s的速率發(fā)送數據?？上SM7512B沒(méi)有一種模式可以以75 b/s接收數據，因此當PC機端和單片機端都采用MSM7512B時(shí)，無(wú)法用全雙工發(fā)送接收數據。

然而計算機與單片機之間的數據傳輸是雙向的，如果沒(méi)有應答確認，通信過(guò)程就難以為續。這就引出了如何用2個(gè)MSM7512B以物理層的半雙工實(shí)現鏈路層雙向通信的問(wèn)題。也就是說(shuō)，一方使用MOD2=0，MOD1=0，另一方使用MOD2=0，MOD1=1，并且這2種模式需要在通信過(guò)程中不斷轉換。

2模式轉換中必須注意的問(wèn)題

根據以上提出的設計方案，通過(guò)單向的通信測試發(fā)現兩個(gè)方向的單工模式都是可行的。但這并不意味著(zhù)半雙工通信一定可行，當在連接建立后的通信過(guò)程中改變調制解調器模式從而改變收發(fā)方向時(shí)，接收的數據就會(huì )時(shí)而正確時(shí)而不正確。顯然，在通信過(guò)程中轉變模式是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多次反復的測試和分析，發(fā)現雙機的MSM7512B都處于接收狀態(tài)時(shí)，也就是兩者都不發(fā)送數據時(shí)，一方居然能接收到一些奇怪的數據。這說(shuō)明如果一方已經(jīng)從發(fā)送模式轉換為接收模式而另一方還沒(méi)來(lái)得及轉換，通信雙方將同時(shí)處于接收狀態(tài)（見(jiàn)圖2），而這時(shí)模擬信道上信號為零，其上的噪聲被MSM7512B誤認為是信號加以接收,從而導致一些干擾數據的產(chǎn)生進(jìn)而影響正常通信。

為此需制定新的通信時(shí)序，用以保證在通信過(guò)程中雙方不可能同時(shí)出現在接收狀態(tài)，也就是雙方或者都處于發(fā)送狀態(tài)，或者一發(fā)一收。圖3表示了這種新的通信時(shí)序中PC方發(fā)數據，單片機方發(fā)應答的情形。其中Td是數據傳輸時(shí)延，Tc是MSM7512B模式轉換時(shí)延，T1、T2為避免雙方同時(shí)處于接收狀態(tài)而設置的人為延遲。單片機方的保存數據僅在接收到正確的幀后操作，而若是在等待接收重傳幀時(shí)則不操作，所需時(shí)間為T(mén)save。同樣，PC方的裝載數據也是在發(fā)送新幀時(shí)操作，而重傳幀時(shí)也無(wú)需操作，所需時(shí)間為T(mén)load。

在正常收發(fā)情況下（無(wú)重傳），對單片機而言，一收到來(lái)自計算機的數據，緊接著(zhù)就改變?yōu)榘l(fā)模式，但改變?yōu)榘l(fā)模式后并不立即發(fā)應答，而要延遲T1時(shí)間等待計算機準備好收狀態(tài)再發(fā)應答。單片機發(fā)完應答后也不能立即轉換為收模式，而應延遲T2時(shí)間保證計算機方在此之前已轉移為發(fā)送模式。如果是確認應答，就保存數據，然后轉為收模式，如果是否認應答，直接轉為收模式。對計算機端而言，狀態(tài)轉移過(guò)程類(lèi)似。即計算機一收到來(lái)自單片機的應答立即改變?yōu)榘l(fā)模式，如果是確認應答，裝載下一組數據，然后延遲T1時(shí)間等待單片機準備好接收狀態(tài)再發(fā)數據。如果是否認應答，直接延遲T1時(shí)間等待單片機準備好接收狀態(tài)，然后重發(fā)數據。計算機發(fā)完數據后也不能立即轉換為收模式，而應延遲T2時(shí)間保證單片機方在此之前已轉移為發(fā)送應答模式。顯然，在鏈路對稱(chēng)的情況下，假定裝載數據和保存數據時(shí)間相同，應有T1>T2。

那么如何確定T1，T2呢？為了保證在通信過(guò)程中雙方不能同時(shí)出現在接收狀態(tài)（也就是雙方或者都處于發(fā)送狀態(tài)，或者一發(fā)一收），則不難得出如下關(guān)系式：

因為T(mén)save和Tload都與具體的幀長(cháng)度有關(guān)，即與機器速率有關(guān)，例如單片機處理數據要慢于PC機，因此幀越長(cháng)，保存數據時(shí)間就越大于裝載數據時(shí)間，為保證正確的模式轉換，T1隨之增加。所以延時(shí)值即T1，T2的取值在數據傳輸速率一定時(shí)也要依具體的數據長(cháng)度而定。通過(guò)實(shí)驗得出當幀長(cháng)度為54字節時(shí)T1，T2的取值為100 ms，50ms比較合理。而幀長(cháng)度為100字節時(shí)T1，T2的取值為200 ms、100　ms比較合理。針對其他長(cháng)度的T1,T2的選取可以用試湊法，測試多組數據比較選取較好的。選取的原則就是在保證數據傳輸可以正常進(jìn)行的前提下選取較小值。

3傳輸效率

從圖3的時(shí)序圖可以看出如下關(guān)系：

設幀長(cháng)度為N1字節,應答長(cháng)度為N2字節,數據傳輸速率為Rb／s。當每字節10個(gè)碼元時(shí)，傳輸一段數據的總耗時(shí)Ts為
Ts≈2T1+2Tc+2Td+［(N1+N2)×10/R］×1 000 (ms)（3）

其中Td與路徑長(cháng)度和媒介有關(guān)，Tc與調制解調芯片有關(guān)，一般均較小。由于傳輸效率與傳輸時(shí)間成反比，因此在N1，N2，R取值一定時(shí)，式（3）表明傳輸效率主要由T1決定，即T1選取越小傳輸效率越高。注意到延時(shí)T2是為了保證通信過(guò)程中，在收方轉變?yōu)榘l(fā)送模式之前，發(fā)方仍處于發(fā)送模式，同時(shí)也要保證在對方數據發(fā)出之前轉變?yōu)榻邮漳Ｊ?，他的選取只要滿(mǎn)足關(guān)系式（1）即可，表面上看與傳輸效率無(wú)關(guān)，但由于T1受到T2的制約，所以隱含著(zhù)對T2的要求。由此可見(jiàn)，合理選取模式轉換的人為延遲時(shí)間T1和T2，是提高傳輸效率的關(guān)鍵所在。

采用以上方案，PC機和單片機之間就都可以使用MSM7512B正確地進(jìn)行遠程數據的發(fā)送和接收了。