用MC145026/27實現(xiàn)多機并口線通信

1 引言

在遙測、遙控等領(lǐng)域中，往往使用微機與單片機組成多機通信系統(tǒng)來完成測控任務(wù)。其中，常用的方法是使用微機的RS-232C串行接口進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信。由于受環(huán)境的影響以及RS-232C串行接口電氣性能的限制，加上連接線長、接線麻煩等缺點，其通信的空間范圍總是受到限制，并使人們感到不便。因此，人們想到了無線傳輸。常用的無線傳輸方式有無線短波傳輸和紅外線傳輸，但這兩種方式都有一定的局限性，如短波方式易受外界電磁場的干擾，線外線傳輸方式不能隔墻傳輸?shù)鹊?，本文將介紹采用最新的無線長波收發(fā)模塊T630/T631，以及最新三態(tài)編解碼芯片MC145026/MC145027來設(shè)計無線數(shù)據(jù)通信裝置的方法。該裝置具有抗干擾性能好、穿透性強、傳輸距離遠(yuǎn)等特點。由于串行接口傳輸速度慢，信號處理電路復(fù)雜，外接模塊困難。因此，本裝置選用并行接口通信，從而使得電路簡單易做、可靠性高。

2 系統(tǒng)組成

如圖1所示，本裝置主要由數(shù)據(jù)編解碼和發(fā)射接收兩大模塊組成。其中，數(shù)據(jù)編解碼模塊用來完成數(shù)據(jù)信息的輸入輸出、地址編碼、地址識別以及數(shù)據(jù)并/串轉(zhuǎn)換等任務(wù)；發(fā)射接收模塊是用來完成串行數(shù)據(jù)的調(diào)制發(fā)射及接收解調(diào)等任務(wù)。

2.1 編解碼模塊

編解碼模塊由三態(tài)編解芯片MC145026和MC145027組成，此組芯片是摩托羅拉公司生產(chǎn)的用于通信配對使用的最新芯片。編碼芯片MC145026可對9位輸入信息（地址位A1～A5，數(shù)據(jù)位D6～D9）進(jìn)行編碼，編碼后每個數(shù)據(jù)位用兩個脈沖表示：“1”編碼為兩個寬脈沖；“0”編碼為兩個窄脈沖；“開路”編碼為一寬脈沖和一窄脈沖交叉。當(dāng)TE端輸入脈沖上升沿時，編碼后的數(shù)據(jù)流開始由D0串行輸出。對于每9位數(shù)據(jù)信息，可以看作是一個數(shù)據(jù)字，為了提高通信的安全性，編解碼芯片對每個數(shù)據(jù)字發(fā)送兩次，接收兩次。

MC145027解碼器用于接收MC145026輸出的編碼數(shù)據(jù)流。當(dāng)解碼器地址與編碼器地址狀態(tài)相并連續(xù)收到兩組相同編碼信號時，VT端由低電平跳變?yōu)楦唠娖揭灾甘窘邮沼行В瑫r中斷計算機進(jìn)行接收。而當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)流地址位與本機地址設(shè)置不同，或是兩次接收的數(shù)據(jù)不同，或是在四個數(shù)據(jù)周期內(nèi)無信號時，VT端變?yōu)榈碗娖?，此時可認(rèn)為無信號或認(rèn)為信號不是發(fā)送給本機的。由于對接收到的信息進(jìn)行地址識別是由MC145027芯片來完成的，因此，對不是發(fā)送給本機的信息通常不傳送到并行接口，所以對本機的工作也就不會造成影響。

2.2 發(fā)射接收模塊

發(fā)射接收模塊由長波數(shù)字信號收發(fā)芯片T630及T631組成。此組芯片可用于發(fā)射、接收串行數(shù)據(jù)信號。長小組能夠穿透建筑物、機箱、金屬設(shè)備等阻隔。其發(fā)射功率在mW級，150kHz頻段，所以不會對其它電路產(chǎn)生干擾。同時，也很難被其它電路干擾。它的供電電壓范圍為1.5～20V，可由并行接口+5V引腳供電。芯片內(nèi)部集成了包括天線在內(nèi)的各種部件，其外部電路及應(yīng)用接口也十分簡單。

3 通信原理

3.1 對并行接口的利用

微型機CENTRONIC打印機的并行接口包括一個8位數(shù)據(jù)輸出寄存器、一個8位數(shù)據(jù)輸入寄存器、一個5位控制輸出寄存器和一個5位狀態(tài)輸入寄存器。對該接口數(shù)據(jù)輸出寄存器進(jìn)行寫操作可實現(xiàn)8位信息的輸出；而對接口控制寄存器的與操作則可改變輸出控制線的狀態(tài)；對接口狀態(tài)輸入寄存器的讀操作可得到外設(shè)的狀態(tài)信息。CENTRONIC并行接口與外設(shè)連接時使用8根數(shù)據(jù)線、4根控制線和5根狀態(tài)線。其數(shù)據(jù)線信號為DATA0～DATA7，控制線信號為“選通”（STROBE）、“初始化”（INIT）、“打印機輸入選擇”（SLCTIN）和“自動進(jìn)紙”（AUTOFDXT）。其中，在SLCTIN信號為低電平時，表示使用并行接口向打印機傳送數(shù)據(jù)信息；而當(dāng)STROBE產(chǎn)生負(fù)脈沖信號進(jìn)，表示選通打印機，這時打印機將接收數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號；INIT信號和AUTOFDXT信號在正常的數(shù)據(jù)傳輸過程中不被使用，其狀態(tài)總保持不變。狀態(tài)信號有：“忙”（BUSY）、“出錯”（ERROR）、“缺紙”（PE）、“選擇”（SLCT）和“應(yīng)答”（ACK）等狀態(tài)。由此可知，CENTRONIC并行接口能完成一個8位的數(shù)據(jù)輸出，一個4位的控制信號輸出和一個5位狀態(tài)信號的輸入。這里，將該并行接口看作一般功能的I/O連接編碼器與解碼器。

3.2 通信方法

在使用編碼器和解碼器實現(xiàn)PC機與單片機的通信時，需要在PC機和單片機上分別配置編碼器和解碼器，以完成數(shù)據(jù)信號的發(fā)送和接收。由于MC145026/MC145027一次能完成4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息的發(fā)送或接收，而計算機經(jīng)常使用以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)，這樣就需要將1個字節(jié)分為高半字節(jié)和低半字節(jié)分2次發(fā)送或接收。圖2為其通信原理圖。

圖中編碼器MC145026的地址即是接收機的地址，它可經(jīng)并行接口由軟件來設(shè)置。因此，每個發(fā)送機可以有多臺（本裝置使用了4位地址位，因此可有2 4=16個）接收機與之呼應(yīng)。解碼器MC145027的地址亦是本機的地址，它由硬件元件微型開關(guān)組DIP設(shè)置。解碼器MC145027的地址決定了本機的通信地址，對于每臺微型機，它是唯一的，因此只能接收含有本機地址的信息。

在微型機與編碼器的接口連線上，可用微型機配置的打印機并行接口數(shù)據(jù)線的高4位DATA4～DATA7直接與編碼器的D6～D9數(shù)據(jù)輸入線相連，并用INIT控制線與編碼器數(shù)據(jù)發(fā)送允許腳相連。由于編碼器地址位有5位，而并行接口數(shù)據(jù)輸出寄存器是8位，因此只能利用4位地址位，本裝置中的編碼器MC145026的A0腳接高電平就是這個道理（解碼器MC145027的A0腳亦應(yīng)接高電平）。發(fā)送數(shù)據(jù)時，由微型機向并行接口數(shù)據(jù)輸出寄存器的低4位寫入半個字節(jié)的地址信息，然后向高4位寫入半個字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，之后再寫控制輸出寄存器，以使得INIT信號為低電平，這樣就完成了4位數(shù)據(jù)的輸出。

在微型機與解碼器的接口連線上，應(yīng)使用并行接口的狀態(tài)線ACK、ERROR、PE、SLCT分別與解碼器的數(shù)據(jù)線D6～D9相連，以便由微型機通過狀態(tài)線讀取解碼器輸出的數(shù)據(jù)，并使用狀態(tài)線BUSY與解碼器的數(shù)據(jù)輸出有效引腳VT相連，這樣微型機即可通過讀取的并行接口狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)位BUSY是否為高電平，來檢查解碼器當(dāng)前接收到的數(shù)據(jù)是否有效，并得到由解碼器接收的數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)主要參數(shù)

本系統(tǒng)中制約波特率的模塊主要有編解碼芯片MC145026/MC145027和長波收發(fā)模塊T630/T631。長波收發(fā)模塊的載波頻率為150kHz，因而不是主要的制約因素。編解碼芯片MC145026/MC145027的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為6400b/s。

編解碼芯片MC145026/MC145027在配合使用時要求兩者的時鐘基本一致，但這種要求并不十分嚴(yán)格。其外電阻電容與振蕩頻率關(guān)系如表1所列。

表1 外接電阻電容與振蕩器頻率的關(guān)系

5 結(jié)論

本裝置克服了多機無線通信時相互干擾的問題，因而通信可靠性較高，可應(yīng)用于通信系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、LED大屏幕顯示系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)等領(lǐng)域。在與微型機的接口方面，本裝置巧妙地利用了微型機打印機的并行接口，因此，非常簡單方便且容易實現(xiàn)。