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MSM7512B 的貨源和報價 MSM7512B 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號

基于MSM7512B的單片機多機通信系統(tǒng)

  引言

　　目前有的工業(yè)現(xiàn)場實時監(jiān)控系統(tǒng)采用多臺單片機構(gòu)成一個集散的多機通信系統(tǒng)。為了便于布通信線，單片機之間的通信常采用串行異步通信方式。常有以下幾種串行異步多機通信的硬件結(jié)構(gòu)。

　　由單片機的串行口加上差分總線驅(qū)動器或長線驅(qū)動器。構(gòu)成一個1：n的多機通信系統(tǒng)。這種方式只能適臺于主機呼叫從機的情況，主機只能通過巡查方式與各從機交換數(shù)據(jù)。為了從機也能呼叫主機，有人提出增加一根“呼叫線”來實現(xiàn)主機與從機之間的雙向呼叫 ，但這樣叉給遠程布線帶來麻煩。隨著調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了性價比較高且適臺于單片機的單片調(diào)制解調(diào)蔣片，為以雙絞線為傳輸介質(zhì)的多機通信系統(tǒng)提供了條件，從而容易實現(xiàn)集散的實時監(jiān)控多機通信系統(tǒng)。在此，介紹基于OKI公司生產(chǎn)的MSM7512B調(diào)制解調(diào)芯片 的單片機多機通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及通信軟件設(shè)計原理。

　　1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

　　該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成簡單（如圖1所示），每一單片機將其串行1：3的RXD（串行接收）、TXD（串行發(fā)送）引腳分別與MSM7512B的RXD、TxD引腳相接；MSM7512／3實現(xiàn)數(shù)字與音頻信號的轉(zhuǎn)換；總線上可以掛接Ⅳ個單片機；從理論上講，掛在總線上的單片機是對等的，即任何兩個單片機之間均可進行通信；系統(tǒng)的邏輯拓樸結(jié)構(gòu)由軟件決定。本系統(tǒng)選用星形結(jié)構(gòu)。

　　MSM7512B是一個1200bps半雙工FSK 調(diào)制解凋器芯片。

　　它具有與單片機接1：3簡單、軟件編程簡單、采用單一+5V電源等特點 在該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成中，需要一個MSM7512B 的外圍電路適應掛接從機的個數(shù)不定、每個調(diào)制解調(diào)器的耦合變壓器的負載不定、耦合變壓器本身阻抗的不一致等情況。 圖2所示MSbI7512B實用外圍電路。

　　圖2 MSM7512B實用外圍電路

　　圖2中Al是發(fā)送信號放大器，調(diào)節(jié)R2IRI的大小可以改變發(fā)送電平，A2是射隨器。主要用來消除耦合變壓器阻抗變化帶來的影響，A3是接收信號放大器，調(diào)節(jié)R5[R4的大小可以改變接收電平，Rl1與RI2是滿足MSM7512B正常工作的一個條件，即blSM7512B的發(fā)送端AO輸出信號 。返回其一半（Vxo，2）到接收輸入端AI。

　　2 通信軟件的設(shè)計原理

　　Intel8051的串行口通過調(diào)制解調(diào)器MSbI7512B構(gòu)成一個總線型網(wǎng)絡(luò)，而在實際應用時，又通過通信軟件將其組織為一個主從式的星形結(jié)構(gòu)。主機由一個單片機構(gòu)成，從機由分布在各監(jiān)控點的單片機構(gòu)成，在通信軟件設(shè)計中，大部分通信軟件模塊在主機和從機中是相同的，可以通用。

　　2.1 通信協(xié)議

　　在設(shè)計協(xié)議時，參考了OSI參考模型，設(shè)立了三個協(xié)議層：物理層，數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。

　　2.1.1 物理層協(xié)議

　　設(shè)計物理層協(xié)議時采用了單片機（Intel 8051）的串行1：3異步通信方式。Intel 8051的串行口控制寄存器中的SM2是多機控制位。當其串口以方式2（或方式3）接收時，若SM2： l，只有接收數(shù)據(jù)第九位D9=l時，數(shù)據(jù)才裝入接收緩沖器（SBUF）中，并將接收中斷標志位置位Ri：l同時向CPU發(fā)出中斷請求；著I）9：0，數(shù)據(jù)不裝入SBUF，Ri=0不產(chǎn)生中斷，信息將拋棄。若SM2：0，則接收數(shù)據(jù)的D9不論是0還是1，都產(chǎn)生R／：1中斷標志，接收數(shù)據(jù)都裝SBUF。根據(jù)這一功能，約定發(fā)送地址信息時，D9=l；發(fā)送數(shù)據(jù)信息時，I）9：0；并在初始化時，使所有的從機SM2置位*總線上是否有地址信息 一旦*有地址信息，就以中斷方式接收，并與本機地址相比較。若相同，則準備接收數(shù)據(jù)；不相同，則保持SM2置位（SM2：1），繼續(xù)*。

　　2.1.2 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

　　數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議參考HDLC的協(xié)議 ，在幀格式和通信過程控制上作出一些變化：取消幀同步字段，用長度字段來控制幀的結(jié)束。數(shù)據(jù)鏈路層幀格式如圖3所示。

　　圖3 數(shù)據(jù)鏈路層幘格式

　　數(shù)據(jù)鏈路層幘格式數(shù)據(jù)鏈路層幀數(shù)據(jù)在物理層是按字節(jié)以異步方式傳送的。通過長度字段表示幀的總字節(jié)數(shù)； 長度字段可以為1字節(jié)（最高位為0），或2字節(jié)（第一字節(jié)最高位為1）。這樣對于控制幀和短數(shù)據(jù)幀可以用單字節(jié)長度字段，而對于長數(shù)據(jù)幀雙字節(jié)長度字段可以使信息數(shù)據(jù)長達16kb字節(jié)。控制字段用于傳送幀類型、通信控制命令和數(shù)據(jù)塊鏈接信息等，其格式與HDLC協(xié)議相同。信息字段長度是可變的，可根據(jù)實際傳送數(shù)據(jù)量的多少和通信實時性要求來由應用層決定。幀校驗碼字段為CRC校驗碼，采用 + + +1為生成多項式。

　　其校驗碼的生成和接收校驗過程都由數(shù)據(jù)鏈路層的校驗軟件來完成。數(shù)據(jù)鏈路層幀類型與I-IDLE協(xié)議一樣，也分為監(jiān)督幀、無編號幀和信息幀三類。監(jiān)督幀主要用于流量控制。無編號幀用于鏈路的建立、釋放及一些現(xiàn)場控制信息。

　　為了保證控制系統(tǒng)的可靠性和實時性，數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸服務既可面向連接，也可面向無連接。面向連接時無保持連接要求 由于本多機通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器芯片MSM7512B的波特率不高，在傳輸較大的數(shù)據(jù)塊，占用總線的時間較長，影響緊急的信息的傳輸和處理。在這種情況下，可以打斷已建立的數(shù)據(jù)鏈路去響應緊急的信息請求。之后，重新連接并從斷點處繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)。

　　2.1.3 應用層協(xié)議

　　應用層主要用于通信的管理。根據(jù)本多機通信系統(tǒng)的要求，將之組織為一個主從式的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主機與從機之間可進行雙向呼叫連接傳輸數(shù)據(jù)，而從機之間不能直接進行呼叫連接通信。對于一些變化緩慢實時性要求不高的現(xiàn)場信息（比如日程記錄）用面向連接的數(shù)據(jù)塊方式通信；對于報警信息和一些重要的控制反饋信息采用從機以中斷方式激活應用層程序并面向無連接通信。

　   2.2 通信軟件的設(shè)計要點

　　2.2.1 物理層軟件

　　物理層通信軟件主要包括Intel8051的串行1：3的初始化程序模塊、串行1：3的中斷服務程序模塊和MSM7512B的狀態(tài)設(shè)置程序模塊。

　　物理層的發(fā)送服務把數(shù)據(jù)鏈路層提供的數(shù)據(jù)幀按字節(jié)發(fā)送出去，數(shù)據(jù)幀存放在指定的發(fā)送緩沖區(qū)中。其接收服務把接收的字節(jié)放人接收緩沖區(qū)中，當一數(shù)據(jù)幀接收完后告知數(shù)據(jù)鏈路層的接收程序。

　　2.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層軟件

　　數(shù)據(jù)鏈路層軟件主要包括數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議程序、CRC校驗程序及出錯處理程序。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議程序是由鏈路的建立、釋放，數(shù)據(jù)，緊急數(shù)據(jù)，與物理層接1：3等16個服務原語于程序組成。服務原語子程序的人1：3參數(shù)由應用層程序裝填。

　　CRC校驗程序采用逐位移位異或算法進行校驗碼的編碼和檢驗。對于每一幀數(shù)據(jù)除了地址字段不參與校驗，其余各字段均進行校驗。

　　數(shù)據(jù)鏈路層的出錯處理程序把錯誤分為不可恢復和可恢復兩類。對于可恢復錯誤采用重發(fā)原則，對不可恢復錯誤采取拒收原則。不可恢復的錯誤包括不可識別數(shù)據(jù)幀、響應超時等；可恢復錯誤包括信息幀出錯、CRC校驗錯等。

　　2.2.3 應用層軟件

　　應用層軟件主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、通信管理程序。通信管理程序的一個任務是通信過程控制。對于通信過程的控制是設(shè)計一個調(diào)度程序來實現(xiàn)的，調(diào)度程序主要任務是維護進程表。各個進程在表中位置決定了其處理的優(yōu)先權(quán)，特別指出是在出錯后優(yōu)先權(quán)排序算法既考慮系統(tǒng)的最大時延，又考慮到緊急數(shù)據(jù)對總線的需求。主機進度表的維護允許人的參與，其人機界面由主機的主程序完成。

　　3 結(jié)論

　　用FSK調(diào)制解調(diào)節(jié)器芯片MSM7512B構(gòu)成一個以雙絞線為傳輸介質(zhì)的單片機多機通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容易實現(xiàn)等特點。在設(shè)計其通信軟件時，我們引用了OSI參考模型的有關(guān)理論，制定了相應的三層協(xié)議。用數(shù)據(jù)鏈路來提高MSM7512B的傳輸可靠性，達到了預期效果。

　　系統(tǒng)調(diào)試的條件為lO臺從機，每臺從機控制2個物理量、監(jiān)控4個緊急信號。在此條件下，通信軟件滿足了2個物理量預測控制的信息需求，也達到了4個緊急信號的時延指標。經(jīng)過試運行測試，該多機通信系統(tǒng)達到了預定的各項指標。