FSKModemMSM7512B在電力線通信中的應(yīng)用

http://butianyuan.cn/article/201612/332846.htm

一、芯片特點及引腳說明

1.特點

MSM7512B是OKI公司推出的1200bps半雙工FSK Modem芯片，采用16腳雙立直插塑封或24腳扁平封裝，具有如下特點：

*單電源（3～5V）供電，提供掉電工作方式；

*低功耗CMOS電路（工作模式功耗典型值為25mW，掉電模式功耗低達(dá)0.1mW）；

*FSK移頻鍵控，符合ITU-TV.23標(biāo)準(zhǔn)，1200bps半雙工；

*模擬輸出可直接驅(qū)動600Ω通信電路；

*片內(nèi)回音消除電路；

*使用3.579545MHz晶振；

*外圍電路簡單。

2.引腳說明

芯片MSM7512B（16DIP）的引腳排列如圖1所示，引腳說明見表1。表1中打星號的引腳內(nèi)部均具有上拉電阻。

表1 MSM7512B引腳說明

二、MSP7512B的工作原理

MSM7512B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

MSM7512B主要由輸入/輸出回路、FSK調(diào)制/解調(diào)器、晶體振蕩以及控制器組成。其中MOD1、MOD2控制MSM7512B的工作模式，即調(diào)制/解調(diào)/掉電。工作模式如表2所列。

表2 工作模式

當(dāng)MOD2=0、MOD1=0時，MSM7512B工作于調(diào)制方式。XD輸入值為“0”、“1”的數(shù)字調(diào)制信號，AO對應(yīng)輸出頻率為2100Hz、1300Hz的FM模擬信號。RS是模擬信號輸出的使能控制端。芯片的內(nèi)部連線如圖3所示。

當(dāng)MOD2=0、MOD1=1時，MSM7512B工作于解調(diào)方式。AI的輸入頻率為2100Hz、1300Hz的FM模擬信號，RD對應(yīng)輸出解調(diào)后的“0”、“1”數(shù)字信號。CD是輸入檢測的指示端。芯片的內(nèi)連線如圖4所示。

當(dāng)MOD2=1、MOD1=0時，MSM7512B工作于模擬環(huán)路返回測試模式。芯片的內(nèi)部連線如圖5所示。

當(dāng)MOD2=1、MOD1=1，MSM7512B工作于掉電方式，此時MSM7512B功耗僅0.1mW，其它方式一般功耗為25mW。

三、MSM7512B在電力線通信中的應(yīng)用

在電力線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，人們進(jìn)行了很多嘗試。電力線作為一種通信傳輸介質(zhì)，具有可變信號衰減、阻抗調(diào)制、脈沖噪聲以及等幅振蕩波干擾等不利數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦?。為了排除這些干擾，目前利用電力線進(jìn)行通信的產(chǎn)品有很多，通信質(zhì)量和距離各有差異。這里介紹的是利用FSK調(diào)制解調(diào)芯片MSM7512B來實現(xiàn)的一種點對點通信方式。這種傳輸方法是隔離（變壓器隔離方式）的。當(dāng)通信距離較遠(yuǎn)時，可用MSM7512B替代隔離的RS-485接口芯片。它具有抗干擾能力強(qiáng)、誤碼率低、可靠性高、投資少、建設(shè)方便等優(yōu)點，同時也存在著數(shù)據(jù)傳輸速度低（只能達(dá)到1200bps），在通信距離變得很遠(yuǎn)時誤碼率有所增高的缺點。這種基于MSM7512B來實現(xiàn)電力線通信已經(jīng)在智能小區(qū)數(shù)據(jù)通信的實踐應(yīng)用中取得了良好的使用效果。圖6是其實際電路原理圖。

從圖6可以看出，由U3、U4、U5以及外圍的電阻、電容構(gòu)成接口電路，完成電平調(diào)整和阻抗變換功能。電力線采用的是600 Ω平衡輸入/輸出，通過600 Ω 1：1變壓器完成不平衡到平衡的電路轉(zhuǎn)換。U3、U4、U5采用高速運放NE5534，以提高轉(zhuǎn)換速率，提高動態(tài)響應(yīng)。U5跟隨器，完成阻抗變換、輸入/輸出隔離以及提高負(fù)載能力。U3、U4完成接收、發(fā)送信號的放大。通過調(diào)整W1和W2來實現(xiàn)電路增益的調(diào)整。發(fā)送除了硬件調(diào)整外，還可以通過程序設(shè)定AOG端口0或1狀態(tài)達(dá)到配合硬件調(diào)整發(fā)送電平的目的。

單片機(jī)采用的是由ATMEL公司推出一種小型單片機(jī)AT89C2051。它具有Flash存儲器、成本低、與MCS-51完全兼容、可多次電可擦寫編程等特點。AT89C2051與MSM7512B的連接如圖6所示。它們之間的通信方式采用8位異步通信模式。波特率為1200baud，fosc=11.0596MHz，T1工作在定時器模式2，TH1=TL1=0E8H，PCON寄存器的SMOD位為0，傳送的數(shù)據(jù)采用ASCII碼格式。下面給出雙機(jī)點對點通信程序。假定A機(jī)為發(fā)送者，B機(jī)為接收者?？稍诤瘮?shù)中根據(jù)程序的發(fā)送、接收設(shè)置TR，采用條件判別決定使用發(fā)送函數(shù)還是接收函數(shù)，這樣點對點通信的雙方都可以運行此程序，只需在程序運行之前進(jìn)行人為設(shè)置選擇TR（一個為0，另一個為1），然后分別編譯，在兩個機(jī)器上分別裝入，同時運行。

用C51語言編寫的點對點通信程序p_pcom.c如下：

#include

#define uchar unsigned char

#define TR 1 /*發(fā)送接收差別值TR=0發(fā)送*/

sbit AOG=P1^0；

sbit MOD1=P1^2;

sbit MOD2=P1^1;

sbi TEST=P1^3;

sbit CD=P3^7;

sbit RS=P1^4; /*定義位尋址的對象位*/

uchar idata buff[16]; /*數(shù)據(jù)塊長度為16個字節(jié)*/

uchar check_sum； /*定義校驗和變量*/

void InitSerialPort(void){ /*串行口初始化函數(shù)*/

TMOD=0x20； /*設(shè)置定時器1為模式/2*/

TH1=0xe8；

TL1=0xe8； /*設(shè)波特率為1200baud*/

PCON=0x00；

TR1=1； /*啟動定時器1*/

SCON=0x50； /*設(shè)置串行口為模式1，并允許接收*/

}

void SetMSM7512B(uchar st){ /*設(shè)置收發(fā)狀態(tài)*/

if(st= =0) {

MOD1=0;

MOD2=0; /*發(fā)送模式*/

TEST=1；

TS=0； /*發(fā)送使能*/

AOG=0； /*發(fā)送信號幅度選擇-4dBm*/

}

else{

MOD1=1；

MOD2=0； /*接收模式*/

TEST=1；

}

}

A機(jī)發(fā)送程序

void SendData(uchar idata *dat){

uchar i;

do{

SBUF=0xaa； /*發(fā)送聯(lián)絡(luò)信號“AA”*/

while(TI= =0)； /*等待發(fā)送出去*/

TI=0； /*清TI標(biāo)志，允許再發(fā)送*/

while(RI= =0) /*等待B機(jī)回答*/

RI=0；

}while((SBUF^0xbb)!=0) /*B機(jī)未準(zhǔn)備好，繼續(xù)聯(lián)絡(luò)*/

do{

check_sum=0; /*清校驗和*/

for(i=0;i<16;i+ +){

SBUF=dat[i]；/*求校驗和*/

while(TI= =0);TI=0;

}

SBUT=check_sum; /*發(fā)送校驗和*/

while(TI= =0)；TI=0;

while(RI= =0)；RI=0; /*等待B機(jī)應(yīng)答*/

}while(SBUF!=0)； /*回答出錯，則重發(fā)*/

}

B機(jī)接收程序

void ReceiveData(uchar idata *dat){

uchar i;

do{

while(RI= =0); RI=0;

}while((SBUF^0xaa)!=0); /*判A機(jī)請求否*/

SBUF=0xbb；

While(TI= =0);TI=0；

while(1){

check_sum=0; /*清校驗和*/

for(i=0;i<16;i+ +){

while(RI= =0);RI=0;

dat(i)=SBUF； /*接收一個數(shù)據(jù)*/

check_sum+=dat[i];/*求校驗和*/

}

while(RI= =0)；RI=0; /*接收A機(jī)校驗和*/

if(SBUF^check_sum)= =0){/*比較校驗和*/

SBUF=0x00;breadk;} /*校驗和相同發(fā)“00”*/

else{

SBUF=0xff; /*出錯發(fā)“FF”，重新接收*/

While(TI= =0)；TI=0;

}

}

}

void main(void){

InitSerialPort();

if(TR= =0){

SetMSM7512B(0); /*設(shè)置為發(fā)送狀態(tài)*/

SendData(buff);

}

else{

SetMSM7512B(1); /*設(shè)置為接收狀態(tài)*/

ReceiveData(buff);

}

}