MCS-51單片機與無(wú)線(xiàn)調制器的應用

GPS是目前技術(shù)上最成熟且已實(shí)用的一種定位系統，但是在GPS定位系統中，由于其是一個(gè)單向導航系統，他是把星歷數據等傳給地面接收機，可在許多具體應用時(shí)，例如在車(chē)輛調度系統中，一般都需要把利用GPS測得的信息數據傳到調度中心，由于其系統由一個(gè)基準站和多個(gè)用戶(hù)臺組成，基準站與用戶(hù)臺之間的聯(lián)系，即由基準站計算出的各種校正值發(fā)送到用戶(hù)臺，上邊這一切都需要用到數據鏈來(lái)完成數據的傳輸。其中，數據鏈由調制解調器和電臺組成。在無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統中，調制解調器足一個(gè)關(guān)鍵部分，調制解調器(Modem)是將數據進(jìn)行編碼和調制，然后輸入到電臺發(fā)射出去，用戶(hù)臺將其接收下來(lái)，并將數據解調后，送入GPS接收機進(jìn)行改正。本文介紹了單片機控制Modem的原理和方法。

　　1 系統組成

　　本系統主要由單片機和調制解調器組成，單片機選用P89C58，其作為控制電路的主要部分，對K224芯片進(jìn)行控制，并完成各個(gè)芯片的初始化工作，同時(shí)還有對數據進(jìn)行交織糾錯編碼的功能。單片機與K224接口的連接如圖1所示。

　　整個(gè)系統分為兩個(gè)部分，一部分為主呼結構，另一部分為應答結構。圖1只給出了主呼部分。工作時(shí)，先上電復位，由P89C58對K224進(jìn)行初始化設置，并對其自身的串行口進(jìn)行初始化。

　　整個(gè)系統的工作過(guò)程為：從GPS接收機接收下來(lái)數據后，經(jīng)過(guò)RS 232接口電路(即由MAX232構成的電平轉換電路)，變?yōu)門(mén)TL電平，送至P89C58的RXD端，P89C58對數據進(jìn)行分組編碼、交錯編碼后，送到P89C58的TXD端輸出，此輸出信號送到K224的TXD，經(jīng)過(guò)調制后從K224的TXA端輸出調制信號。當接收機從RXA處接收到調制信號后，經(jīng)過(guò)K224處理，解調后由K224通過(guò)RXD端口送至P89C58的RXD接收端，由P89C58對數據進(jìn)行反交織、解碼處理，此后，數據從單片機的TXD端口處送出去，再一次經(jīng)過(guò)ICL232的電平轉換，以RS232電平送至計算機進(jìn)行計算分析。

　　2 單片機的初始設置

　　在本系統中，由于要用到P89C58對各個(gè)芯片進(jìn)行初始化設置，并且還要利用其完成數據的交織糾錯功能，這就需要用到單片機的特殊功能寄存器進(jìn)行設置，同時(shí)需要利用單片機內部RAM的可位尋址區來(lái)完成交織編碼的功能。對于MCS-51系列的單片機來(lái)說(shuō)，其特殊功能寄存器中對串行口進(jìn)行控制的有SCON和PCON。PCON是電源控制寄存器，其中D7位SMOD為串行口波特率系數控制位，如SMOD=1，則波特率加倍。特殊功能寄存器SCON字節地址為98H，且可位尋址。SCON用來(lái)設定串行口的工作方式、接收發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志。

　　在串行口的4種工作方式中，主要用于擴展并行輸入輸出口?？紤]到上述參數，我們設置單片機工作于串行方式1，即一幀數據格式為：1個(gè)起始位、8個(gè)數據位、1個(gè)停止位、無(wú)奇偶校驗。由于單片機串行口4種工作方式中，并無(wú)2個(gè)停止位的數據格式，我們沒(méi)必要為了湊齊2個(gè)停止位而刻意采用方式3，用9位數據格式中的一位來(lái)代替停止位。另外，如節省下這1個(gè)停止位，由于GPS導航儀輸出的數據格式為2個(gè)停止位，而單片機工作于方式1，當其接收到1個(gè)停止位時(shí)，就認為一幀數據已接收完畢，從而就有了1個(gè)停止位的時(shí)間進(jìn)行別的處理。對于波特率為2 400 b/s的數據來(lái)說(shuō)，碼元寬度為1/2 400=0.42 ms，對于波特率為1 200 b/s的數據，碼元寬度為1/1 200=0.83 ms。在本系統中，由于采用的是11.059 2 MHz晶振，其機器周期近似為1μs。比較后可以看出，節省下來(lái)的時(shí)間有一定的利用價(jià)值，從而有更多的時(shí)間去進(jìn)行交織糾錯的編碼處理。由于系統工作時(shí)接收數據采用的是查詢(xún)方式，也即上電復位后，即不停地循環(huán)檢測有無(wú)數據輸入，直到檢測到有數據輸人為止。這樣，如有更多的時(shí)間進(jìn)行數據處理，則不會(huì )因為處理數據而導致有些數據漏檢從而丟失了數據。

　　本系統中接收數據的波特率設定為1 200 b/s，2 400 b/s，采用定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器，T1工作于自動(dòng)裝載方式的工作方式2，TL1作計數用，自動(dòng)重裝的值放在TH1中時(shí)，溢出率可由下式確定：

　　溢出率=計數速率/[256-(TH1)]

　　其波特率由下式確定：

　　波特率=(定時(shí)/計數器1溢出率)/(32/2SMOD)

　　其中SMOD為特殊功能寄存器PCON中的第8位特殊位。3 交織糾錯編碼的設計

　　糾錯編碼是提高數字傳輸可靠性的一種技術(shù)，是正確傳輸差分GPS改正信號的重要手段。數據在傳輸過(guò)程中，由于傳輸信道內部噪聲及其造成的符號間干擾，以及傳輸外界環(huán)境的干擾，常常有突發(fā)性的錯誤發(fā)生。為了提高抗干擾能力，我們采用交織糾錯編碼來(lái)將一連串錯誤分散到多個(gè)碼字中去，然后再采用能夠糾正較少錯誤的碼字進(jìn)行編碼，這樣就可能糾正有較長(cháng)錯誤的碼字。例如，給定一個(gè)(n，k)線(xiàn)性分組碼，我們利用交織可以把長(cháng)為bλ的單個(gè)突發(fā)錯誤分散到λ個(gè)(n，k)碼字中去，從而使每個(gè)(n，k)碼字中只有長(cháng)度為b的突發(fā)錯誤，這就提高了系統抗干擾的能力，提高了系統的糾錯能力。

　　MCS-51單片機內部數據存儲器一般為256 B，分為128 B的內部數據存儲器和128 B的特殊功能寄存器。對于P89C58來(lái)說(shuō)，其可尋址的數據存儲空問(wèn)可擴展至上邊的128 B。在內部數據存儲器中，20H～2FH(16個(gè)單元)作為一般工作單元，既可以由CPU按字節尋址，也可以按位直接尋址，進(jìn)行位操作。我們正是利用了其中的20H～27H來(lái)構成交錯編碼空間。