基于CMX469A的無線MODEM設計

　　摘要：CMX469A是CML公司推出的FFSK/MSK全雙工MODEM芯片，它內部集成了載波檢測、RX時鐘恢復電路和振蕩電路，并具有很好的信噪比以及低電壓、低功耗等特性，能夠接收、發射FFSK/MSK信號，同時可提供收發時鐘。文中給出了CMX469A的工作原理、應用電路和程序控制流程。

　　1 CMX469A的主要特點

　　CMX469A是CML(公司新推出的全雙工無線Modem芯片)它采用CMOS工藝制造，工作電壓為2.7V～5.5V，當電源電壓為3V時，它的典型工作電流為2mA，數據傳輸速率可設定為1200 bps、2400 bps和4800bps。在這三種波特率下，邏輯高、低電平的頻率相應為1200/1800Hz，1200/2400Hz，2400/4800Hz。

　　CMX469A采用快速移頻鍵控FFSK/MSK調制方式，可廣泛應用于無線通訊系統中(例如水文檢測系統、船載監控系統等)。CMX469A的主要特性如下：

　　●具有獨立的發送、接收使能控制;

　　●可以接外部1.008MHz或4.032MHz晶振;

　　●可選擇三種波特率：1200bps、2400bps、4800bps(4800bps傳輸時，需要外接4.032MHz晶振);

　　●具有載波檢測、接收時鐘故障恢復功能;

　　●低電壓、低功耗(電源為3V時，典型工作電流為2mA;節能模式下，供電電流只有300μA);

　　●抗干擾性能優良，在信號條件比較差的情況下具有優良的靈敏度，同時可通過外部電容設置載波檢測周期，以使器件在高噪音環境下具有更完善的性能。

　　2 CMX469A的引腳說明

　　CMX429A有22腳PDIP、20腳SOIC、24腳TSSOP三種封裝，這三種封裝的對應引腳不同。表1是20腳SOIC封裝所對應的引腳功能介紹，其余兩種封裝只是引腳序號不相同。

　　3　與單片機的硬件接口設計

　　基于CMX469A的無線調制解調器的硬件設計主要包括CMX469A與電臺的接口電路以及與單片機的接口電路兩部分。

　　CMX469A與電臺的接口主要用于實現輸入、輸出模擬電路部分的放大。這部分電路設計非常簡單，用運放LM358就可以實現，這里就不再多說，以下主要說明CMX469A與單片機的接口設計。硬件接口電路如圖1所示。

　　CMX469A與單片機接口時，CMX469A內部產生的TxSYNC和RxSYNC同步時鐘線可以同步單片機的發送和接收串行數據。由于發送數據時，從單片機輸出的串行數據在TxSYNC的上升沿必須有效且穩定，因此，應該在時鐘的下降沿輸出單片機的串行數據。同樣，在RxSYNC的下降沿讀取單片機同步數據線(CLOCK DATA)上的串行數據，同時在RxSYNC的上升沿忽略同步數據線的狀態。而在接收數據時，載波檢測端口的輸出狀態可表明有效的FFSK數據是否進入CMX469A，并可通過載波檢測來防止CMX469A接收虛假的數據。

　　CMX469A與單片機的接口電路設計主要分為兩部分：發送接口電路設計和接收接口電路設計。發送接口電路由發送允許(TxEN)、發送時鐘線(TxSYNC)、發送數據線(TxDATA)三部分構成。此時的FFSK數據輸出線(TxSIGNAL)用于輸出經過調制的FFSK信號。接收接口則由接收允許(RXEN)、接收時鐘線(RxSYNC)、載波檢測(Carrier Detect)、時鐘同步接收數據線(CLOCK DATA)等四部分構成。此時，FFSK數據輸入線RxSIGNAL為需要解調的FFSK/MSK信號的輸入端口。

　　TXEN為發送使能控制端口，當低電平發送使能后，在時鐘信號TxSYNC的同步下，TXDATA數據線上的信號將依次被采樣，同時經過調制即可在TxSIGNAL引腳輸出調制后的FFSK信號。在1200bps下，該系統可將高電平“1”轉換為1200Hz的正弦波，而將低電平“0”轉換為1800Hz的正弦波，并由TxSIGNAL端口輸出。其發送時序如圖2所示，Tx-DATA引腳信號將在時鐘信號TXSYNC的上升沿被采樣，因此，TXSYNC的上升沿必須有效并且保持穩定。設計程序時，應該在時鐘信號的下降沿依次串行輸出要發送的數據。拉高TxEN將使發送電路進入節能狀態，這時TXSYNC將輸出邏輯高電平，TxSIGNAL進入高阻態。TxEN由內部上拉為VCC。

　　RxEN為接收使能引腳。RxEN為高時，使能接收電路，為低時則使接收電路進入節能狀態。此時，RxSYNC和接收數據端將輸出固定電平。接收使能時，輸入RxSIGNAL的 FFSK信號經過內部濾波器后可被恢復為串行數據輸出。同時，從接收的數據中還可恢復出同步時鐘，單片機通過采樣此同步時鐘來同步接收數據。接收時序如圖3所示。設計該程序時，應該在同步時鐘RxSYNC的下降沿采樣CLOCK DATA引腳的數據。

　　4　軟件設計

　　該MODEM的軟件設計主要包括FFSK發送程序和FFSK接收程序，其程序流程圖如圖4所示。發送FFSK數據時，首先需要拉低發送使能端口TxEN，接著檢測時鐘線(TxSYNC)?并在每一個時鐘下降沿移位輸出一位數據，一直到數據全部發送完成，然后拉高發送使能端口。至此，FFSK發送數據結束。

　　接收FFSK數據時，由于接收時鐘線RxSYNC被接在單片機的中斷引腳上，因此，只要有FFSK數據到達，接收時鐘線就會輸出經過恢復的時鐘信號，并引起單片機中斷。為了防止誤操作，進入中斷子程序以后，應該首先判斷載波檢測端口是否有效。如果無效，表明是誤操作，此時應退出接收子程序;如果有效，則繼續接收FFSK數據。在每一個RxSYNC時鐘的下降沿，都要鎖存接收數據線(CLOCKED DA-TA)的狀態，一直到接收數據結束。同時，在接收數據時，為了防止單片機由于等待數據而死機，必須加上碼間隔判斷，如果超過一定的時間沒有收到預期的數據，則將以前接收的數據廢棄，并進行數據接收初始化，以重新進行接收。

　　發送、接收FFSK數據內容可以按照自定義協議來完成，具體為：第一字節為數據長度，然后為若干個字節的數據內容，最后為和校驗碼以及異或校驗碼。經筆者實踐證明，這種協議可以比較有效地實現數據的發送和接收，同時檢測傳輸誤碼的效果也比較好。

　　5　結束語

　　利用CMX469A實現的無線MODEM具有抗干擾能力強、電路簡單、程序設計方便等優點，對于只有一個串行口的51系列單片機來說，由于CMX469A不占用串行口，因此，單片機可以利用串行口方便地與計算機或者其它設備進行串口通信，從而為整個系統的設計提供方便。