摘要：介紹了一種用三態(tài)編解碼芯片MC145026/27實(shí)現(xiàn)的基于并口的多機(jī)線(xiàn)通信系統(tǒng)的組成原理和實(shí)現(xiàn)方法，給出了多臺(tái)微型機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)通信問(wèn)題的解決方案等，闡述了系統(tǒng)的總體組成及通信方法。
關(guān)鍵詞：并行接口 無(wú)線(xiàn)通信 編碼器 解碼器 MC145026/27

1 引言

在遙測(cè)、遙控等領(lǐng)域中，往往使用微機(jī)與單片機(jī)組成多機(jī)通信系統(tǒng)來(lái)完成測(cè)控任務(wù)。其中，常用的方法是使用微機(jī)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(xiàn)長(zhǎng)、接線(xiàn)麻煩等缺點(diǎn)，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(wú)線(xiàn)傳輸。常用的無(wú)線(xiàn)傳輸方式有無(wú)線(xiàn)短波傳輸和紅外線(xiàn)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(chǎng)的干擾，線(xiàn)外線(xiàn)傳輸方式不能隔墻傳輸?shù)鹊?，本文將介紹采用最新的無(wú)線(xiàn)長(zhǎng)波收發(fā)模塊T630/T631，以及最新三態(tài)編解碼芯片MC145026/MC145027來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)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(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。由于串行接口傳輸速度慢，信號(hào)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(jiǎn)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(lái)完成數(shù)據(jù)信息的輸入輸出、地址編碼、地址識(shí)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(lái)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(duì)使用的最新芯片。編碼芯片MC145026可對(duì)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(gè)數(shù)據(jù)位用兩個(gè)脈沖表示：“1”編碼為兩個(gè)寬脈沖；“0”編碼為兩個(gè)窄脈沖；“開(kāi)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(shí)，編碼后的數(shù)據(jù)流開(kāi)始由D0串行輸出。對(duì)于每9位數(shù)據(jù)信息，可以看作是一個(gè)數(shù)據(jù)字，為了提高通信的安全性，編解碼芯片對(duì)每個(gè)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(hào)時(shí)，VT端由低電平跳變?yōu)楦唠娖揭灾甘窘邮沼行В瑫r(shí)中斷計(jì)算機(jī)進(jìn)行接收。而當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)流地址位與本機(jī)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(gè)數(shù)據(jù)周期內(nèi)無(wú)信號(hào)時(shí)，VT端變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)可認(rèn)為無(wú)信號(hào)或認(rèn)為信號(hào)不是發(fā)送給本機(jī)的。由于對(duì)接收到的信息進(jìn)行地址識(shí)別是由MC145027芯片來(lái)完成的，因此，對(duì)不是發(fā)送給本機(jī)的信息通常不傳送到并行接口，所以對(duì)本機(jī)的工作也就不會(huì)造成影響。

2.2 發(fā)射接收模塊

發(fā)射接收模塊由長(zhǎng)波數(shù)字信號(hào)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(hào)。長(zhǎng)小組能夠穿透建筑物、機(jī)箱、金屬設(shè)備等阻隔。其發(fā)射功率在mW級(jí)，150kHz頻段，所以不會(huì)對(duì)其它電路產(chǎn)生干擾。同時(shí)，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(xiàn)在內(nèi)的各種部件，其外部電路及應(yīng)用接口也十分簡(jiǎn)單。

3 通信原理

3.1 對(duì)并行接口的利用

微型機(jī)CENTRONIC打印機(jī)的并行接口包括一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出寄存器、一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入寄存器、一個(gè)5位控制輸出寄存器和一個(gè)5位狀態(tài)輸入寄存器。對(duì)該接口數(shù)據(jù)輸出寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作可實(shí)現(xiàn)8位信息的輸出；而對(duì)接口控制寄存器的與操作則可改變輸出控制線(xiàn)的狀態(tài)；對(duì)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(shí)使用8根數(shù)據(jù)線(xiàn)、4根控制線(xiàn)和5根狀態(tài)線(xiàn)。其數(shù)據(jù)線(xiàn)信號(hào)為DATA0～DATA7，控制線(xiàn)信號(hào)為“選通”（STROBE）、“初始化”（INIT）、“打印機(jī)輸入選擇”（SLCTIN）和“自動(dòng)進(jìn)紙”（AUTOFDXT）。其中，在SLCTIN信號(hào)為低電平時(shí)，表示使用并行接口向打印機(jī)傳送數(shù)據(jù)信息；而當(dāng)STROBE產(chǎn)生負(fù)脈沖信號(hào)進(jìn)，表示選通打印機(jī)，這時(shí)打印機(jī)將接收數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)信號(hào)；INIT信號(hào)和AUTOFDXT信號(hào)在正常的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不被使用，其狀態(tài)總保持不變。狀態(tài)信號(hào)有：“忙”（BUSY）、“出錯(cuò)”（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(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出，一個(gè)4位的控制信號(hào)輸出和一個(gè)5位狀態(tài)信號(hào)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(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的通信時(shí)，需要在PC機(jī)和單片機(jī)上分別配置編碼器和解碼器，以完成數(shù)據(jù)信號(hào)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(jì)算機(jī)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(gè)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(jī)的地址，它可經(jīng)并行接口由軟件來(lái)設(shè)置。因此，每個(gè)發(fā)送機(jī)可以有多臺(tái)（本裝置使用了4位地址位，因此可有2 4=16個(gè)）接收機(jī)與之呼應(yīng)。解碼器MC145027的地址亦是本機(jī)的地址，它由硬件元件微型開(kāi)關(guān)組DIP設(shè)置。解碼器MC145027的地址決定了本機(jī)的通信地址，對(duì)于每臺(tái)微型機(jī)，它是唯一的，因此只能接收含有本機(jī)地址的信息。

在微型機(jī)與編碼器的接口連線(xiàn)上，可用微型機(jī)配置的打印機(jī)并行接口數(shù)據(jù)線(xiàn)的高4位DATA4～DATA7直接與編碼器的D6～D9數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)相連，并用INIT控制線(xiàn)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(gè)道理（解碼器MC145027的A0腳亦應(yīng)接高電平）。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由微型機(jī)向并行接口數(shù)據(jù)輸出寄存器的低4位寫(xiě)入半個(gè)字節(jié)的地址信息，然后向高4位寫(xiě)入半個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，之后再寫(xiě)控制輸出寄存器，以使得INIT信號(hào)為低電平，這樣就完成了4位數(shù)據(jù)的輸出。

在微型機(jī)與解碼器的接口連線(xiàn)上，應(yīng)使用并行接口的狀態(tài)線(xiàn)ACK、ERROR、PE、SLCT分別與解碼器的數(shù)據(jù)線(xiàn)D6～D9相連，以便由微型機(jī)通過(guò)狀態(tài)線(xiàn)讀取解碼器輸出的數(shù)據(jù)，并使用狀態(tài)線(xiàn)BUSY與解碼器的數(shù)據(jù)輸出有效引腳VT相連，這樣微型機(jī)即可通過(guò)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(lái)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(zhǎng)波收發(fā)模塊T630/T631。長(zhǎng)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(shí)要求兩者的時(shí)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

fosc/kHz	Rtc/kΩ	Rs/kΩ	R1/kΩ	C1	R2/kΩ	C2
262	10	20	10	470	100	910
181	10	20	10	910	100	1800
88.7	10	20	10	2000	100	3900
42.6	10	20	10	3900	100	7500
21.5	10	20	10	8200	100	15×10 3
8.53	10	20	10	2×10 4	200	2×10 4
1.71	50	100	50	2×10 4	200	10 5

5 結(jié)論

本裝置克服了多機(jī)無(wú)線(xiàn)通信時(shí)相互干擾的問(wèn)題，因而通信可靠性較高，可應(yīng)用于通信系統(tǒng)、報(bào)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(jī)的接口方面，本裝置巧妙地利用了微型機(jī)打印機(jī)的并行接口，因此，非常簡(jiǎn)單方便且容易實(shí)現(xiàn)。