基于ATmega48的串口轉(zhuǎn)FSK通信模塊設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2013-10-15
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4．1 主程序?qū)崿F(xiàn)流程
通信模塊主程序包括：CPU初始化、CMX865初始化、初始化建鏈、串口通信和FSK通信子程序等。主程序流程如圖2所示。初始化建鏈環(huán)節(jié)是模塊正常工作的基礎(chǔ)，通過(guò)初始化建鏈操作，信息終端可以根據(jù)線路環(huán)境以及平臺(tái)超時(shí)機(jī)制對(duì)通信模塊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，確保通信的穩(wěn)定性。通信主流程循環(huán)執(zhí)行3個(gè)子功能函數(shù)：線路狀態(tài)處理函數(shù)、串口數(shù)據(jù)解析與處理函數(shù)、鏈路保持函數(shù)。線路狀態(tài)處理函數(shù)設(shè)計(jì)了3種線路狀態(tài)，即初始狀態(tài)、空閑狀態(tài)和摘機(jī)狀態(tài)；正常工作時(shí)僅在空閑狀態(tài)和摘機(jī)狀態(tài)之間切換。其中在空閑狀態(tài)檢測(cè)振鈴、根據(jù)狀態(tài)位執(zhí)行摘機(jī)、DTMF撥號(hào)等操作；在摘機(jī)狀態(tài)根據(jù)狀態(tài)位執(zhí)行FSK收發(fā)、脫線檢測(cè)、掛機(jī)控制等操作。串口數(shù)據(jù)解析與處理函數(shù)包含串口數(shù)據(jù)按命令集解析、對(duì)解析命令進(jìn)行應(yīng)答和狀態(tài)置位處理部分。這樣線路狀態(tài)處理函數(shù)和串口數(shù)據(jù)解析與處理函數(shù)通過(guò)狀態(tài)置位標(biāo)志緊密連接起來(lái)。FSK數(shù)據(jù)采用中斷方式直接接收，接收完畢后在摘機(jī)狀態(tài)下直接通過(guò)串口發(fā)送給信息終端。由于串口發(fā)送應(yīng)用相對(duì)單一，為簡(jiǎn)單處理串口發(fā)送采用即時(shí)應(yīng)答處理方式，分散在通信主流程各子功能函數(shù)中實(shí)現(xiàn)，提高了通信效率。通過(guò)鏈路保持函數(shù)判斷串口通信是否異常，通信模塊周期性地向信息終端發(fā)送鏈路保持命令，如果3次重發(fā)均未收到終端應(yīng)答命令，通信模塊將自動(dòng)鎖閉線路，重新執(zhí)行初始化建鏈操作，實(shí)現(xiàn)串口異常的處理。
4．2 對(duì)外串口通信協(xié)議
模塊采用標(biāo)準(zhǔn)串口通信，波特率為19 200 bps，10位異步方式。定義串口通信數(shù)據(jù)包格式為：0x1E+命令+校驗(yàn)和反碼(對(duì)命令的校驗(yàn)和反碼)，其中部分命令以變長(zhǎng)方式發(fā)送。串口通信主要命令有：模塊初始化、鏈路保持、DTMF接收／發(fā)送、FSK接收／發(fā)送、振鈴、掛機(jī)等，命令具體格式和描述此處不加詳述。模塊初始化上電后由通信模塊自動(dòng)發(fā)起，直到正確接收到終端應(yīng)答初始化命令后，通信模塊才建鏈成功。信息終端初始化應(yīng)答命令主要提供FSK通信模塊參數(shù)配置信息。上電后如果FSK模塊未收到終端初始化應(yīng)答信息，則周期性地(每2 s)發(fā)送一次初始化建鏈命令，直到成功為止；模塊FSK通信過(guò)程中周期性地向終端發(fā)送鏈路保持命令，如果未收到終端應(yīng)答信息，則斷開(kāi)FSK鏈接重新開(kāi)始模塊初始化。
4．3 串口通信實(shí)現(xiàn)
AVR單片機(jī)串口通信往往采用SPI通信方式，通信模塊串口通信采用UART0控制／狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器實(shí)現(xiàn)。串口通信子程序主要由串口發(fā)送／接收中斷子程序、串口接收命令解析子程序和串口組包發(fā)送子程序3部分組成。其中串口中斷接收程序?yàn)椋?BR>
具體執(zhí)行串口數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，需要提供發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、發(fā)送起始地址、置UCSROB寄存器值(UCSR0B |=0x28)。串口接收命令解析子程序按照對(duì)外串口通信協(xié)議解析串口命令，并根據(jù)命令描述調(diào)用子程序代碼執(zhí)行相應(yīng)子功能操作。為了通信容錯(cuò)處理，通信模塊需對(duì)接收串口數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，如果解析的串口命令格式正確，則向終端發(fā)送肯定應(yīng)答；否則發(fā)送否定應(yīng)答，等待終端重傳命令數(shù)據(jù)。串口組包發(fā)送子程序?qū)邮盏腇SK數(shù)據(jù)以及線路狀態(tài)等信息數(shù)據(jù)，按照串口通信協(xié)議組包發(fā)送給信息終端。
4．4 FSK通信實(shí)現(xiàn)
FSK通信子程序主要由CMX865芯片寄存器操作、FSK收／發(fā)、DTMF收／發(fā)以及線路狀態(tài)檢測(cè)等子程序組成。ATmega48芯片采用模擬口線的方式對(duì)CMX865寄存器進(jìn)行讀／寫(xiě)操作，其中對(duì)CMX865芯片寄存器讀操作程序?yàn)椋?BR>
FSK收／發(fā)、DTMF收／發(fā)子程序均以CMX865寄存器讀／寫(xiě)操作函數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)置CMX865寄存器的值，確定其工作模式。FSK數(shù)據(jù)發(fā)送、接收都可以通過(guò)CMX865芯片的IRQ中斷口線引起ATmega48芯片中斷，因此FSK數(shù)據(jù)收／發(fā)都通過(guò)中斷實(shí)現(xiàn)。芯片程序采用10 ms定時(shí)器循環(huán)檢測(cè)線路狀態(tài)。
結(jié)語(yǔ)
本文利用ATmega48芯片和CMX865芯片為硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)了串口轉(zhuǎn)FSK通信模塊。由于ATmega48芯片與ATmega88芯片除了Flash、EEPROM、SR AM容量差異外，性能完全相同。通信模塊可以不更改硬件電路，僅配置相應(yīng)AVR芯片，對(duì)軟件稍作調(diào)整，能夠滿(mǎn)足通信業(yè)務(wù)對(duì)通信數(shù)據(jù)量增加的需求，節(jié)約模塊二次開(kāi)發(fā)的成本。目前本通信模塊已在一款新型的電子交易終端上使用，并與中興、精倫等電子交易平臺(tái)進(jìn)行信息交互，運(yùn)行效果良好。
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