MCS-51單片機(jī)與無線調(diào)制器的綜合應(yīng)用
GPS是目前技術(shù)上最成熟且已實(shí)用的一種定位系統(tǒng),但是在GPS定位系統(tǒng)中,由于其是一個單向?qū)Ш较到y(tǒng),他是把星歷數(shù)據(jù)等傳給地面接收機(jī),可在許多具體應(yīng)用時,例如在車輛調(diào)度系統(tǒng)中,一般都需要把利用GPS測得的信息數(shù)據(jù)傳到調(diào)度中心,由于其系統(tǒng)由一個基準(zhǔn)站和多個用戶臺組成,基準(zhǔn)站與用戶臺之間的聯(lián)系,即由基準(zhǔn)站計算出的各種校正值發(fā)送到用戶臺,上邊這一切都需要用到數(shù)據(jù)鏈來完成數(shù)據(jù)的傳輸。其中,數(shù)據(jù)鏈由調(diào)制解調(diào)器和電臺組成。在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,調(diào)制解調(diào)器足一個關(guān)鍵部分,調(diào)制解調(diào)器(Modem)是將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制,然后輸入到電臺發(fā)射出去,用戶臺將其接收下來,并將數(shù)據(jù)解調(diào)后,送入GPS接收機(jī)進(jìn)行改正。本文介紹了單片機(jī)控制Modem的原理和方法。
1 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)主要由單片機(jī)和調(diào)制解調(diào)器組成,單片機(jī)選用P89C58,其作為控制電路的主要部分,對K224芯片進(jìn)行控制,并完成各個芯片的初始化工作,同時還有對數(shù)據(jù)進(jìn)行交織糾錯編碼的功能。單片機(jī)與K224接口的連接如圖1所示。
整個系統(tǒng)分為兩個部分,一部分為主呼結(jié)構(gòu),另一部分為應(yīng)答結(jié)構(gòu)。圖1只給出了主呼部分。工作時,先上電復(fù)位,由P89C58對K224進(jìn)行初始化設(shè)置,并對其自身的串行口進(jìn)行初始化。
整個系統(tǒng)的工作過程為:從GPS接收機(jī)接收下來數(shù)據(jù)后,經(jīng)過RS 232接口電路(即由MAX232構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路),變?yōu)門TL電平,送至P89C58的RXD端,P89C58對數(shù)據(jù)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)過調(diào)制后從K224的TXA端輸出調(diào)制信號。當(dāng)接收機(jī)從RXA處接收到調(diào)制信號后,經(jīng)過K224處理,解調(diào)后由K224通過RXD端口送至P89C58的RXD接收端,由P89C58對數(shù)據(jù)進(jìn)行反交織、解碼處理,此后,數(shù)據(jù)從單片機(jī)的TXD端口處送出去,再一次經(jīng)過ICL232的電平轉(zhuǎn)換,以RS232電平送至計算機(jī)進(jìn)行計算分析。
2 單片機(jī)的初始設(shè)置
在本系統(tǒng)中,由于要用到P89C58對各個芯片進(jìn)行初始化設(shè)置,并且還要利用其完成數(shù)據(jù)的交織糾錯功能,這就需要用到單片機(jī)的特殊功能寄存器進(jìn)行設(shè)置,同時需要利用單片機(jī)內(nèi)部RAM的可位尋址區(qū)來完成交織編碼的功能。對于MCS-51系列的單片機(jī)來說,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(shù)控制位,如SMOD=1,則波特率加倍。特殊功能寄存器SCON字節(jié)地址為98H,且可位尋址。SCON用來設(shè)定串行口的工作方式、接收發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志。
在串行口的4種工作方式中,主要用于擴(kuò)展并行輸入輸出口??紤]到上述參數(shù),我們設(shè)置單片機(jī)工作于串行方式1,即一幀數(shù)據(jù)格式為:1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位、無奇偶校驗(yàn)。由于單片機(jī)串行口4種工作方式中,并無2個停止位的數(shù)據(jù)格式,我們沒必要為了湊齊2個停止位而刻意采用方式3,用9位數(shù)據(jù)格式中的一位來代替停止位。另外,如節(jié)省下這1個停止位,由于GPS導(dǎo)航儀輸出的數(shù)據(jù)格式為2個停止位,而單片機(jī)工作于方式1,當(dāng)其接收到1個停止位時,就認(rèn)為一幀數(shù)據(jù)已接收完畢,從而就有了1個停止位的時間進(jìn)行別的處理。對于波特率為2 400 b/s的數(shù)據(jù)來說,碼元寬度為1/2 400=0.42 ms,對于波特率為1 200 b/s的數(shù)據(jù),碼元寬度為1/1 200=0.83 ms。在本系統(tǒng)中,由于采用的是11.059 2 MHz晶振,其機(jī)器周期近似為1μs。比較后可以看出,節(jié)省下來的時間有一定的利用價值,從而有更多的時間去進(jìn)行交織糾錯的編碼處理。由于系統(tǒng)工作時接收數(shù)據(jù)采用的是查詢方式,也即上電復(fù)位后,即不停地循環(huán)檢測有無數(shù)據(jù)輸入,直到檢測到有數(shù)據(jù)輸人為止。這樣,如有更多的時間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,則不會因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)而導(dǎo)致有些數(shù)據(jù)漏檢從而丟失了數(shù)據(jù)。
本系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的波特率設(shè)定為1 200 b/s,2 400 b/s,采用定時器T1作為波特率發(fā)生器,T1工作于自動裝載方式的工作方式2,TL1作計數(shù)用,自動重裝的值放在TH1中時,溢出率可由下式確定:
溢出率=計數(shù)速率/[256-(TH1)]
其波特率由下式確定:
波特率=(定時/計數(shù)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。
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3 交織糾錯編碼的設(shè)計
糾錯編碼是提高數(shù)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(shù)據(jù)在傳輸過程中,由于傳輸信道內(nèi)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將一連串錯誤分散到多個碼字中去,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錯誤的碼字。例如,給定一個(n,k)線性分組碼,我們利用交織可以把長為bλ的單個突發(fā)錯誤分散到λ個(n,k)碼字中去,從而使每個(n,k)碼字中只有長度為b的突發(fā)錯誤,這就提高了系統(tǒng)抗干擾的能力,提高了系統(tǒng)的糾錯能力。
MCS-51單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器一般為256 B,分為128 B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和128 B的特殊功能寄存器。對于P89C58來說,其可尋址的數(shù)據(jù)存儲空問可擴(kuò)展至上邊的128 B。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中,20H~2FH(16個單元)作為一般工作單元,既可以由CPU按字節(jié)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來構(gòu)成交錯編碼空間。
通過8
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