引 言
远程数据传输系统应用广泛,尤其是在一些特殊的应用场合,监测或者控制对象由于距离较远或者现场比较危险,只能把采集的数据传输到远离现场的地方进行分析处理,因此需要一种可以进行远程数据传输的嵌入式系统,以便能够实现在远处对工作系统的监视、控制和故障排除,避免恶劣的环境对身体造成损害。本系统是通信电缆健模压电感器康状况监测系统的一部分,将通信电缆的工作状况远程传输,从而实现异地监测。本文提出了一种体积小、重量轻、成本低、实施方便,基于LPC2132芯片的,以电话线为数据传输媒质的嵌入式应用系统,从硬件和软件方面对系统的设计进行了详细说明,并给出具体实现方法。
1 硬件设计
1.1 系统原理
如图l所示,远程数据传输系统由主控LPC2132、Modem芯片73M2901、RS232串口转换电路组成。LPC2132通过UART0接收通信电缆数据采集仪的数据,进行CRC校验后通过UARTl发给大电流电感Modem。LPC2132是Philips公司基于32/16位ARM7TDMI-S内核开发的微控制器。由于LPC2132内嵌64 KB的高速Flash存储器和16KB片内静态RAM,具有2个符合16C550工业标准的串行接口,且其中一个包含标准的调制解调器接口信号,因此非常适合用来控制Modem芯片进行远程数据传输。73M2901是TDK公司推出的低功耗、低速、单片式调制解调器,具有很高的集成度,与LPC2132一起可以构成一个轻便小巧的嵌入式远程终端。
1.2 73M2901芯片简介
73M2901内置标准的8032微处理器和1个协处理器,因此在处理复杂信号的同时还可以实现多种控制功能。其数据终端采用异步串行传输方式,最多町以支持2 400 bps个双工数据传送;此外,还支持AT指令集,其主要引脚功能如表l所列。
73M2901由数据终端接口、调制解调部件和模拟终端接口3部分构成。
①数据终端接口:主要功能是完成数据终端设备(DTE)与调制解调器之间的连接。73M2901芯片提供的串行数据终端接口包括TXD、RXD、RTS、CTS、DSR、DCD、TXCLK、RXCLK等。
②调制解调部件:核心是调制解调芯片。Modem的绝大多数功能都是由这片大规模集成电路来实现的,包括调制解调过程、扰码解扰码过程、信道分割、线路均衡和指示工作状态等。
③模拟终端接口:包括拨号脉冲电路、振铃检测电路和音频信号通道3部分。通过这部分电路可以将Modem与通信信道连接起来。
◆拨号脉冲电路:摘挂机信号由73M2901/5V的RELAY引脚给出,完成摘挂机电感器应用动作。当RELAY发出高电平时为挂机,发出低电平时为摘机。
◆振铃检测电路:用于检测电话线送来的铃流信号。当信道内没有振铃信号时,73M290l的RING端为无效的高电平;当振铃信号来到时,RING变为有效的低电平,完成振铃检测。
◆音频信号通道:模拟信号发送端是73M2901/5V芯片的TXAN和TRAP引脚,提供差分信号输出。73M290l/5V还提供一个输入引脚RXA,RXA端是非平衡的模拟输入端口,接收的音频信号为单端对地的模拟信号。
模拟接口电路主要功能如下:
◇调制解调器内部不平衡电路与平衡型通信信道之间的转换;
◇调制解调器内部四线电路与二线通信信道之间的转换;
◇识别通信信道传来的交流振铃信号,并将其转换成TTL直流电平;
◇拨号时能发出符合规定的脉冲串或双音多频信号。
1.3 UARTl串口传输
本系统直接将73M290l连接到L电感器生产厂家PC2132的UARTl串口上,进行数据传输工作,接口结构如图2所示,UARTl的引脚功能描述如表2所列。