基于TC35模塊的無(wú)線(xiàn)接入終端設計

基于TC35模塊的無(wú)線(xiàn)接入終端設計

Design of Fixed Wireless Terminal Device Based On GSM Module TC35

中國電子科技集團公司第52研究所?？低晹底旨夹g(shù)有限公司(杭州)   陸愛(ài)明

摘　要：GSM無(wú)線(xiàn)接入是GSM現有網(wǎng)絡(luò )的一種移動(dòng)增值新業(yè)務(wù)。以GSM網(wǎng)絡(luò )作為語(yǔ)音通話(huà)、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，可以開(kāi)發(fā)出多種無(wú)線(xiàn)接入設備和各類(lèi)應用。本文介紹了一個(gè)基于TC35模塊的無(wú)線(xiàn)接入終端產(chǎn)品的設計。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)接入；TC35模塊；AT指令；單片機

　　2005年4月16日收到修改稿。陸愛(ài)明：從事微控制器系統硬、軟件開(kāi)發(fā)工作。

引言

　　GSM無(wú)線(xiàn)接入終端是為了解決固定用戶(hù)布線(xiàn)難、部分地區裝機條件不足以及解決臨時(shí)通信問(wèn)題的一種無(wú)線(xiàn)接入設備，它通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )向用戶(hù)提供類(lèi)似固定電話(huà)的接口。它是一種將普通電話(huà)機與900MHz/1800MHz移動(dòng)通信網(wǎng)連接并進(jìn)行通話(huà)的轉接設備。將它與任意一部雙音頻電話(huà)簡(jiǎn)單連接后，用戶(hù)就可以方便地撥打電話(huà)，還可以使用移動(dòng)運營(yíng)商提供的各項服務(wù)，使用十分簡(jiǎn)單方便。本文采用TC35模塊設計的無(wú)線(xiàn)接入終端具備與PSTN普通有人值守公話(huà)相同的功能，幫助移動(dòng)運營(yíng)商占領(lǐng)廣闊的固定電話(huà)公話(huà)市場(chǎng)。

無(wú)線(xiàn)終端的設計

電路組成

　　系統的硬件電路部分包括天線(xiàn)、CPU、GSM模塊、SLIC厚膜電路、電源和饋電輸出系統。CPU采用51系列單片機Atmel89C51，具有使用方便，抗干擾性好等特點(diǎn)。GSM模塊采用西門(mén)子公司的TC35工業(yè)控制模塊，來(lái)完成語(yǔ)音及數據通信，它提供的AT指令接口由CPU控制該模塊工作。電話(huà)機接口電路采用Mitel公司的MH88612B厚膜電路。

　　TC35模塊是整個(gè)GSM系統的核心，它工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，可傳輸語(yǔ)音和數據信號，功耗在EGSM900（4類(lèi)）和GSM1800（1類(lèi)）分別為2W和1W，通過(guò)接口連接器和天線(xiàn)連接器分別連接到SIM卡讀卡器和天線(xiàn)。TC35摸塊提供RS-232數據口，采用AT賀氏指令，符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，內置微控制器將GPS接收機和GSM模塊結合在一起。TC35的數據接口（CMOS電平）通過(guò)AT

　　命令可雙向傳輸指令和數據，可選擇波特率為300bit/s~115kbit/s，自動(dòng)波特率為1.2kbit/s~115kbit/s。它支持文本和PDU格式的SMS（短消息），2.4k 、4.8k、9.6k的非透明數據和第3組的一類(lèi)、二類(lèi)傳真?？赏ㄟ^(guò)AT命令或關(guān)斷信號實(shí)現重啟和故障恢復。TC35模塊非常適合在最小功率下開(kāi)發(fā)出GSM蜂窩設備，這蜂窩設備應用部分構成人機接口（MMI），通過(guò)單片機89C51的串行接口可接入TC35。TC35通過(guò)40芯ZIF連接蜂窩應用部分，ZIF連接器提供控制數據、音頻信號和電源輸入線(xiàn)的應用接口。圖1描述了單片機和TC35模塊的接口電路，需要注意的是TC35模塊是作為數據通信設備（DCE）來(lái)連接的，而不是像一般調制解調器作為數據終端設備（DTE）進(jìn)行連接。SLIC（Subscriber Line Interface Circuit）接口電路采用Mitel公司的MH88612B厚膜電路，它實(shí)現普通電話(huà)機與TC35連接，這個(gè)接口電路具有饋電、過(guò)壓保護、振鈴、監視、編解碼、信號音產(chǎn)生器等功能。其中，信號產(chǎn)生器產(chǎn)生各種信號音，可通過(guò)硬件或軟件方法來(lái)實(shí)現。若用軟件實(shí)現，則將這些信號音進(jìn)行抽樣、量化、編碼成PCM數字信號后存在一個(gè)只讀存儲器中，然后再周期重復地讀出這些值就可以得到數字信號音。本設備采用硬件電路產(chǎn)生450Hz信號音。SLIC具有如下功能：1）鈴流信號----能提供話(huà)機振鈴所需的鈴流，它是一負高壓交流信號(-17V AC~ -90V AC)；2）摘掛機檢測信號-----提供話(huà)機摘掛機時(shí)的微處理器檢測信號，微處理器根據該信號的變化來(lái)判別出話(huà)機的摘掛機情況；3）語(yǔ)音信號接口—它具有與CODEC與DTMF相連的模擬語(yǔ)音信號接口，完成從話(huà)機到CODEC與DTMF或從CODEC到話(huà)機的模擬語(yǔ)音信號連接；它是話(huà)機與CODEC聯(lián)系的間橋梁；4）RJ11用戶(hù)線(xiàn)接口—連接話(huà)機。

　　電源提供整個(gè)系統所需的+5V、-5V、-48V以及AC75V鈴流等。饋電輸出系統主要提供外接電話(huà)或PABX系統所需的-48V饋電以及撥號音、忙音、回鈴音等信號。

　　終端系統工作電壓為5V DC。由于TC35模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達3A，故外加的穩壓器件必須達到足以提供TC35額定電流的條件。在本終端中，采用了開(kāi)關(guān)電源芯片LM2576完成從12V到5V的轉換，作為對TC35終端的供電電源。必須特別注意的是，由LM2576芯片完成開(kāi)關(guān)電源轉換需要大功率的電感（100uH）和電容，以提高儲能的能力，達到TC35的耗電需求。

　　TC35模塊支持8位數據位，無(wú)奇偶校驗位，1位停止位數據傳輸。傳輸速率可以在4.8kbit/s~115kbit/s間自適應。系統加電后，為使TC35進(jìn)入工作狀態(tài)，必須給IGT加一延時(shí)大于100ms的低脈沖，電平下降持續時(shí)間不超過(guò)1ms。啟動(dòng)后，IGT應保持高電平（3.3V）。在驅動(dòng)IGT時(shí)，TC35模塊的供電電壓不能低于3.3V，否則TC35不能激活。

　　TC35數據接口工作在CMOS電平（2.65V）,通過(guò)74LVC07芯片電平轉換與單片機的串行口連接。數據接口遵從DCE的ITU-T  RS-232內部交換電路標準實(shí)現異步串行收發(fā)功能。ZIF連接器提供6個(gè)引腳給SIM卡接口，其中CCIN用來(lái)檢測SIM卡是插好。連接器的SYNC腳控制燈的狀態(tài)，以此判斷TC35的工作狀態(tài)。

電話(huà)終端的軟件實(shí)現

    TC35模塊采用AT賀氏指令集。單片機可以通過(guò)正確的AT指令對TC35模塊進(jìn)行初始化和通信數據的接收發(fā)送。

　　1) 上電初始化過(guò)程：AT&F<CR> 設置TC35參數為出廠(chǎng)默認值。如返回<OK>說(shuō)明正確；ATE0<CR>設置TC35不回顯從TE接收的字符。

　　2）電話(huà)機主叫時(shí)：用戶(hù)摘機，SLIC輸出SHK信號給CPU89C51的P12信號，CPU接到SLIC終端信號后，執行送撥號音子程序（由P15控制），450Hz撥號音經(jīng)MH88612的VR腳輸出給外接話(huà)機，使之發(fā)出撥號聲音。當主叫聽(tīng)到撥號音后就可進(jìn)行撥號。撥號模擬信號經(jīng)SLIC的VX輸出給DTMF（MT8870），DTMF將其變成二進(jìn)制的8421碼并等數據有效后（S1D為高），由CPU輸出使TOE=1讀取D3~D0數據。

　　CPU在接收到第一個(gè)撥號號碼后就會(huì )停止對SLIC送撥號音信號，CPU收集用戶(hù)所撥的號碼，如果7秒內沒(méi)有再輸入號碼，前面所輸入的號碼將由CPU向TC35自動(dòng)撥出。CPU采用AT指令向TC35發(fā)送ATD136XXXXXXXX。如用戶(hù)摘機后又掛機，則CPU向TC35發(fā)送ATH命令。若主叫所撥號碼符合要求，由GSM端處理；若被叫忙，TC35通知CPU，CPU執行送忙音子程序；P15輸出控制信號（0.35秒/0.35秒間隔），450Hz信號音經(jīng)MH88612的VR引腳輸出給外接話(huà)機，聽(tīng)筒聽(tīng)到忙音，提醒主叫被叫忙。若被叫閑，則TC35通知CPU，CPU微處理器就執行送回鈴音子程序，P15輸出控制信號（1秒/4秒間隔），450Hz信號音經(jīng)MH88612的VR引腳輸出給外接話(huà)機，聽(tīng)筒聽(tīng)到回鈴音。當被叫摘機后，微處理器就停送回鈴音給SLIC，此時(shí)主叫和被叫就可以通話(huà)了。通話(huà)過(guò)程如下：當只使用某一個(gè)話(huà)機時(shí)，主叫的話(huà)音信號經(jīng)SLIC的VX經(jīng)處理變換送給TC35的MICN1和MICP1端，同樣，被叫話(huà)音信息由TC35的EPP1和EPN1端信號經(jīng)處理變換給SLIC的VR端，從而完成主叫與被叫的通話(huà)。通話(huà)完畢，若被叫先掛機，微處理器要對SLIC送忙音，從而使主叫話(huà)機聽(tīng)到忙音；若主叫先掛機，則微處理器就進(jìn)行相應的操作。

　　3）電話(huà)機被叫時(shí)：當CPU檢測串行口RXD接收到“RING”時(shí)，SLIC話(huà)機作為被叫方。CPU就控制SLIC產(chǎn)生鈴流信號，頻率為25Hz。該鈴流信號通過(guò)SLIC的Tip/Ring輸出到外接話(huà)機，使得話(huà)機產(chǎn)生振鈴。振鈴間隔由微處理器控制。當用戶(hù)摘機，微處理器產(chǎn)生中斷，微處理器執行相應程序，停送鈴流，雙方進(jìn)入通話(huà)狀態(tài)。

TC35無(wú)線(xiàn)終端主要功能

　　1） 提供用戶(hù)交換機中繼功能：有撥號音、忙音、振鈴信號等完整的信號音功能；

　　2） 與任何一部雙音頻電話(huà)連接后，用戶(hù)可以方便地撥打電話(huà)，使用移動(dòng)運營(yíng)商提供的各項服務(wù)；同時(shí)提供靈活的撥號定義機制，滿(mǎn)足不同地區用戶(hù)的呼叫習慣，滿(mǎn)足運營(yíng)商的業(yè)務(wù)限制；

　　3） 用于900MHz/1800MHz公眾移動(dòng)通信網(wǎng)，可以撥打國際、國內長(cháng)途電話(huà)、市內電話(huà)、GSM移動(dòng)電話(huà)；可內置撥號器功能，可以自行編程實(shí)現長(cháng)途電話(huà)的多路由功能，如長(cháng)途電話(huà)根據需要可以走193、17911路由；

　　4） 能自動(dòng)判斷被叫應答并送反極信號，與標準電話(huà)計費顯示器相連時(shí)便能顯示撥打號碼，產(chǎn)生金額，完成實(shí)時(shí)計費。

結語(yǔ)

　　本文介紹的基于TC35模塊的無(wú)線(xiàn)接入終端設計，實(shí)現簡(jiǎn)單，具有通信成本低、頻譜利用率高、業(yè)務(wù)種類(lèi)多、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎上，對軟件和硬件加以改動(dòng)還可以實(shí)現其他許多功能及多種應用方案，例如無(wú)人值守無(wú)線(xiàn)公用電話(huà)，也可開(kāi)發(fā)成具有數據功能，可接數字傳真機收發(fā)傳真、可接PC機上網(wǎng)進(jìn)行數據傳送的無(wú)線(xiàn)接入固定臺。本文提出的設計方法可推廣應用到基于TC35模塊的單片機短消息收發(fā)系統設計和基于CDMA模塊的無(wú)線(xiàn)接入終端的開(kāi)發(fā)設計中。

參考文獻：

1.  Siemens. TC35/TC37 Hardware Interface Description,  Version 03.10，21.12.2001

2. Siemens. AT Command Set ,    Version 03.10  11.01.2002