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MSM7512B 的PDF資料 下載 ,104784K

MSM7512B 的貨源和報(bào)價(jià) MSM7512B 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號(hào)

基于MSM7512B的單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)

  引言

　　目前有的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采用多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成一個(gè)集散的多機(jī)通信系統(tǒng)。為了便于布通信線，單片機(jī)之間的通信常采用串行異步通信方式。常有以下幾種串行異步多機(jī)通信的硬件結(jié)構(gòu)。

　　由單片機(jī)的串行口加上差分總線驅(qū)動(dòng)器或長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器。構(gòu)成一個(gè)1：n的多機(jī)通信系統(tǒng)。這種方式只能適臺(tái)于主機(jī)呼叫從機(jī)的情況，主機(jī)只能通過巡查方式與各從機(jī)交換數(shù)據(jù)。為了從機(jī)也能呼叫主機(jī)，有人提出增加一根“呼叫線”來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)之間的雙向呼叫 ，但這樣叉給遠(yuǎn)程布線帶來麻煩。隨著調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了性價(jià)比較高且適臺(tái)于單片機(jī)的單片調(diào)制解調(diào)蔣片，為以雙絞線為傳輸介質(zhì)的多機(jī)通信系統(tǒng)提供了條件，從而容易實(shí)現(xiàn)集散的實(shí)時(shí)監(jiān)控多機(jī)通信系統(tǒng)。在此，介紹基于OKI公司生產(chǎn)的MSM7512B調(diào)制解調(diào)芯片 的單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及通信軟件設(shè)計(jì)原理。

　　1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

　　該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成簡(jiǎn)單（如圖1所示），每一單片機(jī)將其串行1：3的RXD（串行接收）、TXD（串行發(fā)送）引腳分別與MSM7512B的RXD、TxD引腳相接；MSM7512／3實(shí)現(xiàn)數(shù)字與音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換；總線上可以掛接Ⅳ個(gè)單片機(jī)；從理論上講，掛在總線上的單片機(jī)是對(duì)等的，即任何兩個(gè)單片機(jī)之間均可進(jìn)行通信；系統(tǒng)的邏輯拓樸結(jié)構(gòu)由軟件決定。本系統(tǒng)選用星形結(jié)構(gòu)。

　　MSM7512B是一個(gè)1200bps半雙工FSK 調(diào)制解凋器芯片。

　　它具有與單片機(jī)接1：3簡(jiǎn)單、軟件編程簡(jiǎn)單、采用單一+5V電源等特點(diǎn) 在該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成中，需要一個(gè)MSM7512B 的外圍電路適應(yīng)掛接從機(jī)的個(gè)數(shù)不定、每個(gè)調(diào)制解調(diào)器的耦合變壓器的負(fù)載不定、耦合變壓器本身阻抗的不一致等情況。 圖2所示MSbI7512B實(shí)用外圍電路。

　　圖2 MSM7512B實(shí)用外圍電路

　　圖2中Al是發(fā)送信號(hào)放大器，調(diào)節(jié)R2IRI的大小可以改變發(fā)送電平，A2是射隨器。主要用來消除耦合變壓器阻抗變化帶來的影響，A3是接收信號(hào)放大器，調(diào)節(jié)R5[R4的大小可以改變接收電平，Rl1與RI2是滿足MSM7512B正常工作的一個(gè)條件，即blSM7512B的發(fā)送端AO輸出信號(hào) 。返回其一半（Vxo，2）到接收輸入端AI。

　　2 通信軟件的設(shè)計(jì)原理

　　Intel8051的串行口通過調(diào)制解調(diào)器MSbI7512B構(gòu)成一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)，而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，又通過通信軟件將其組織為一個(gè)主從式的星形結(jié)構(gòu)。主機(jī)由一個(gè)單片機(jī)構(gòu)成，從機(jī)由分布在各監(jiān)控點(diǎn)的單片機(jī)構(gòu)成，在通信軟件設(shè)計(jì)中，大部分通信軟件模塊在主機(jī)和從機(jī)中是相同的，可以通用。

　　2.1 通信協(xié)議

　　在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)，參考了OSI參考模型，設(shè)立了三個(gè)協(xié)議層：物理層，數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。

　　2.1.1 物理層協(xié)議

　　設(shè)計(jì)物理層協(xié)議時(shí)采用了單片機(jī)（Intel 8051）的串行1：3異步通信方式。Intel 8051的串行口控制寄存器中的SM2是多機(jī)控制位。當(dāng)其串口以方式2（或方式3）接收時(shí)，若SM2： l，只有接收數(shù)據(jù)第九位D9=l時(shí)，數(shù)據(jù)才裝入接收緩沖器（SBUF）中，并將接收中斷標(biāo)志位置位Ri：l同時(shí)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求；著I）9：0，數(shù)據(jù)不裝入SBUF，Ri=0不產(chǎn)生中斷，信息將拋棄。若SM2：0，則接收數(shù)據(jù)的D9不論是0還是1，都產(chǎn)生R／：1中斷標(biāo)志，接收數(shù)據(jù)都裝SBUF。根據(jù)這一功能，約定發(fā)送地址信息時(shí)，D9=l；發(fā)送數(shù)據(jù)信息時(shí)，I）9：0；并在初始化時(shí)，使所有的從機(jī)SM2置位*總線上是否有地址信息 一旦*有地址信息，就以中斷方式接收，并與本機(jī)地址相比較。若相同，則準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)；不相同，則保持SM2置位（SM2：1），繼續(xù)*。

　　2.1.2 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

　　數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議參考HDLC的協(xié)議 ，在幀格式和通信過程控制上作出一些變化：取消幀同步字段，用長(zhǎng)度字段來控制幀的結(jié)束。數(shù)據(jù)鏈路層幀格式如圖3所示。

　　圖3 數(shù)據(jù)鏈路層幘格式

　　數(shù)據(jù)鏈路層幘格式數(shù)據(jù)鏈路層幀數(shù)據(jù)在物理層是按字節(jié)以異步方式傳送的。通過長(zhǎng)度字段表示幀的總字節(jié)數(shù)； 長(zhǎng)度字段可以為1字節(jié)（最高位為0），或2字節(jié)（第一字節(jié)最高位為1）。這樣對(duì)于控制幀和短數(shù)據(jù)幀可以用單字節(jié)長(zhǎng)度字段，而對(duì)于長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀雙字節(jié)長(zhǎng)度字段可以使信息數(shù)據(jù)長(zhǎng)達(dá)16kb字節(jié)。控制字段用于傳送幀類型、通信控制命令和數(shù)據(jù)塊鏈接信息等，其格式與HDLC協(xié)議相同。信息字段長(zhǎng)度是可變的，可根據(jù)實(shí)際傳送數(shù)據(jù)量的多少和通信實(shí)時(shí)性要求來由應(yīng)用層決定。幀校驗(yàn)碼字段為CRC校驗(yàn)碼，采用 + + +1為生成多項(xiàng)式。

　　其校驗(yàn)碼的生成和接收校驗(yàn)過程都由數(shù)據(jù)鏈路層的校驗(yàn)軟件來完成。數(shù)據(jù)鏈路層幀類型與I-IDLE協(xié)議一樣，也分為監(jiān)督幀、無編號(hào)幀和信息幀三類。監(jiān)督幀主要用于流量控制。無編號(hào)幀用于鏈路的建立、釋放及一些現(xiàn)場(chǎng)控制信息。

　　為了保證控制系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)既可面向連接，也可面向無連接。面向連接時(shí)無保持連接要求 由于本多機(jī)通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器芯片MSM7512B的波特率不高，在傳輸較大的數(shù)據(jù)塊，占用總線的時(shí)間較長(zhǎng)，影響緊急的信息的傳輸和處理。在這種情況下，可以打斷已建立的數(shù)據(jù)鏈路去響應(yīng)緊急的信息請(qǐng)求。之后，重新連接并從斷點(diǎn)處繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)。

　　2.1.3 應(yīng)用層協(xié)議

　　應(yīng)用層主要用于通信的管理。根據(jù)本多機(jī)通信系統(tǒng)的要求，將之組織為一個(gè)主從式的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主機(jī)與從機(jī)之間可進(jìn)行雙向呼叫連接傳輸數(shù)據(jù)，而從機(jī)之間不能直接進(jìn)行呼叫連接通信。對(duì)于一些變化緩慢實(shí)時(shí)性要求不高的現(xiàn)場(chǎng)信息（比如日程記錄）用面向連接的數(shù)據(jù)塊方式通信；對(duì)于報(bào)警信息和一些重要的控制反饋信息采用從機(jī)以中斷方式激活應(yīng)用層程序并面向無連接通信。

　   2.2 通信軟件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　2.2.1 物理層軟件

　　物理層通信軟件主要包括Intel8051的串行1：3的初始化程序模塊、串行1：3的中斷服務(wù)程序模塊和MSM7512B的狀態(tài)設(shè)置程序模塊。

　　物理層的發(fā)送服務(wù)把數(shù)據(jù)鏈路層提供的數(shù)據(jù)幀按字節(jié)發(fā)送出去，數(shù)據(jù)幀存放在指定的發(fā)送緩沖區(qū)中。其接收服務(wù)把接收的字節(jié)放人接收緩沖區(qū)中，當(dāng)一數(shù)據(jù)幀接收完后告知數(shù)據(jù)鏈路層的接收程序。

　　2.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層軟件

　　數(shù)據(jù)鏈路層軟件主要包括數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議程序、CRC校驗(yàn)程序及出錯(cuò)處理程序。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議程序是由鏈路的建立、釋放，數(shù)據(jù)，緊急數(shù)據(jù)，與物理層接1：3等16個(gè)服務(wù)原語于程序組成。服務(wù)原語子程序的人1：3參數(shù)由應(yīng)用層程序裝填。

　　CRC校驗(yàn)程序采用逐位移位異或算法進(jìn)行校驗(yàn)碼的編碼和檢驗(yàn)。對(duì)于每一幀數(shù)據(jù)除了地址字段不參與校驗(yàn)，其余各字段均進(jìn)行校驗(yàn)。

　　數(shù)據(jù)鏈路層的出錯(cuò)處理程序把錯(cuò)誤分為不可恢復(fù)和可恢復(fù)兩類。對(duì)于可恢復(fù)錯(cuò)誤采用重發(fā)原則，對(duì)不可恢復(fù)錯(cuò)誤采取拒收原則。不可恢復(fù)的錯(cuò)誤包括不可識(shí)別數(shù)據(jù)幀、響應(yīng)超時(shí)等；可恢復(fù)錯(cuò)誤包括信息幀出錯(cuò)、CRC校驗(yàn)錯(cuò)等。

　　2.2.3 應(yīng)用層軟件

　　應(yīng)用層軟件主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、通信管理程序。通信管理程序的一個(gè)任務(wù)是通信過程控制。對(duì)于通信過程的控制是設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)度程序來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)度程序主要任務(wù)是維護(hù)進(jìn)程表。各個(gè)進(jìn)程在表中位置決定了其處理的優(yōu)先權(quán)，特別指出是在出錯(cuò)后優(yōu)先權(quán)排序算法既考慮系統(tǒng)的最大時(shí)延，又考慮到緊急數(shù)據(jù)對(duì)總線的需求。主機(jī)進(jìn)度表的維護(hù)允許人的參與，其人機(jī)界面由主機(jī)的主程序完成。

　　3 結(jié)論

　　用FSK調(diào)制解調(diào)節(jié)器芯片MSM7512B構(gòu)成一個(gè)以雙絞線為傳輸介質(zhì)的單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)其通信軟件時(shí)，我們引用了OSI參考模型的有關(guān)理論，制定了相應(yīng)的三層協(xié)議。用數(shù)據(jù)鏈路來提高M(jìn)SM7512B的傳輸可靠性，達(dá)到了預(yù)期效果。

　　系統(tǒng)調(diào)試的條件為lO臺(tái)從機(jī)，每臺(tái)從機(jī)控制2個(gè)物理量、監(jiān)控4個(gè)緊急信號(hào)。在此條件下，通信軟件滿足了2個(gè)物理量預(yù)測(cè)控制的信息需求，也達(dá)到了4個(gè)緊急信號(hào)的時(shí)延指標(biāo)。經(jīng)過試運(yùn)行測(cè)試，該多機(jī)通信系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)定的各項(xiàng)指標(biāo)。

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