基于ＣＭＸ７１４３的高速数传模块的硬件设计

　　摘要:对于高速无线数传模块，无线调制解调器起着至关重要的作用。介绍了具有GMSK和4FSK调制解调功能的调制解调器芯片CMX7143的功能特性，然后详细介绍了CMX7143调制解调器的设计思路和硬件电路，这种调制解调器具有通用性强、可靠性好、传送速率快的特点。
　　关键词:CMX7143；调制解调器；无线通信；遥控遥测
　　
　　0 引言
　　
　　无线数传电台作为一种通讯媒介，与光纤、微波、明线一样，有一定的适用范围：它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合。一般被用于工业远程控制与测量系统，即我们常说的遥控遥测系统（或SCADA系统），如：电力负荷监控系统、输油供气管网监测系统、地震测报系统、自动报靶系统、无人飞机控制系统、防火防盗系统等等自动化系统。
　　无线遥控遥测系统数据传输的可靠性和适时性，主要依赖于其中的无线调制解调器的性能和传输速率。如今，无线组网越来越普遍，无线调制解调器的使用也越来越广泛，对速率的要求也越来越高。本文设计的基于CMX7143与单片机的无线调制解调器具有通用性强、可靠性好、传送速率快的特点，符合无线遥控遥测系统的配置要求。
　　
　　一、无线数传模块的设计思路
　　
　　实现无线调制解调器的技术途径有很多，概括起来可分为三大类：一类是基于专用数字信号处理器（DSP）的软件调制解调器；一类是基于微处理器（MCU）的可编程调制解调器；一类是基于逻辑集成电路（PLD）的硬件型调制解调器，其中前两类属于智能型，后一类属于数据泵型（通过型）调制解调器。
　　本文以ATMEL公司的AT89S8252单片机、CML公司的GMSK/4FSK Modem芯片CMX7143和传统语音电台设计一款无线数传模块，属于基于微处理器（MCU）的可编程调制解调器类型，具有传输文件、语音和短信息的能力。其硬件框图如图1所示：
　　
　　
　　
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二、 无线数传模块的硬件实现
　　
　　由图1可知该无线数传模块由通信接口模块、电平转换模块、数据收发模块、调制解调模块和控制模块组成。
　　（一） CMX7143的功能特点
　　CMX7143芯片能完成4电平FSK和GMSK调制和解调，芯片内部集成了调制/解调、D/A和A/D转换、内置系统时钟、辅助系统时钟、输入信号放大、工作电压检测以及与主微控制器（）串口通信等功能。它可以方便地与主机通信，有自己的数据打包协议。在数据发送模式下，接收来自主机的数据，对其进行打包；为了减小无线通信的误码，采取对原始基带信号进行编码，且有CRC检错和FEC纠错功能，为了抗突发错误，还采取了交织编码。
　　CMX7143是具有载波检测和硬件传输自控制功能的半双工调制解调器，采用CMOS技术设计的数模混合电路，具有快速数据采集、自动帧同步检测(AFSD)、灵活的原始数据包模式、软判决译码、先听后发射（LBT）应用的RSSI处理以及与主微控制器间的C-BUS串行接口，CMX7143提供无线多模数据调制解调器所需的所有功能。另外，还提供带有多路输入的辅助ADC、辅助DAC和辅助系统时钟，有助于设计和工作的灵活性。CMX7143的外部电路如图2所示：
　　
　　图2中的IRQN（第8脚），FSO(第44脚) ，Reply Data（第43脚），CSN（第48脚），CMMAND Data（第42脚）和Serial Clk（第46脚）主要是CMX7143的内部寄存器和微处理器AT89S8252上的C总线串行接口之间的数据和控制或状态信息的传输。这个接口与微软、SPI和其他相似接口兼容。CH1(第17脚), CH2(第19脚),CH 3(第21脚),MOD1(第23脚)和MOD 2(第24脚)端口用于CMX7143的数据收发。GPIO1(第10脚),GPIO2(第15脚),GPIO3(第11脚)GPIO4(第12脚)是通用输入输出接口，主要完成芯片的FI配置。

　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0424/fontbr />　　（二）单片机与RS-232的串口通信
　　串行通信接口标准以RS-232C为主。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。本文采用MAX232芯片作为电平转换芯片。MAX232芯片与单片机串口连接电路图如图3所示。经过MAX232的电平转换，单片机发送端的TTL电平转换为RS232电平，而超短波电台发送端的RS-232C电平则被转换为TTL电平。
　　
　　（三）调频电台的接口电路
　　与常规的语音调频电台UHF、VHF相连接，必须具有以下四根信号线：2根发送信号线：把Modem芯片输出的已调基带信号送至调频电台，由电台进行载波调制后发送出去。由于CMX7143采用GMSK和4FSK调制，根据其特点，需要2根发送信号线；2根接收信号：一根用于把调频电台解调后的已调基带信号传回Modem芯片，另一根是传输接收信号强度指示信号，完成载波侦听功能。其电路图如图4所示：
　　
　　
　　结束语
　　
　　本文所介绍的方案可以实现数据终端设备之间的无线数据可靠传输，速率可达到19.2kbps，能够满足实际无线数据通信的需要，具有广泛的使用价值。
　　
　　参考文献：
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