畢業(yè)論文：基于CX93040的有線modem與POS機間通信的模塊硬件設(shè)計及原理分析

畢業(yè)論文：基于C*93040的有線modem與POS機間通信的模塊硬件設(shè)計及原理分析

摘要
Modem，其實是Modulator（調(diào)制器）與Demodulator（解調(diào)器）的簡稱，中文稱為調(diào)制解調(diào)器，通過普通電話線傳輸數(shù)據(jù)。Modem從誕生之初的300bps發(fā)展到今天模擬線路的極限——56Kbps，其速度提高了幾十倍。隨著個人電腦的普及和Internet技術(shù)的飛速發(fā)展，除傳統(tǒng)的電話線Modem外，ISDN、Cable Modem、ADSL等接入新技術(shù)和產(chǎn)品也發(fā)展得非常迅速。電話網(wǎng)絡(luò)作為一個分布廣泛的網(wǎng)絡(luò)，使得使用電話modem具有成本低、運用范圍廣、操作方便等優(yōu)勢。本文介紹了modem模塊的主要內(nèi)容。通過硬件制作完成基于C*93040的有線modem與POS機間通信的模塊,測試modem模塊的參數(shù)并對數(shù)據(jù)進行分析得出最終模塊的性能指標。

關(guān)鍵詞：C*93040，modem ，功率電平， 頻率
Abstract
Modem, in fact is the called for short of Modulator and Demodulator. In Chinese, it is called modem and it transfers data through regular phone lines. From 300bps in the beginning of its birth to the limits of the analog line - 56Kbps, modem increased speed several times. With the popularity of personal computers and the rapid development of Internet technology, e*cept the traditional phone lines Modem, ISDN, Cable Modem, ADSL and other products access to new technologies also developed rapidly. Telephone network as a widely distributed network makes using the telephone modem has the advantages of low cost, wide range of application and convenie
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廣泛的傳輸途徑，

圖1-2 POS機的基本入網(wǎng)方式
PSTN ( Public Switched Telephone Network )公共交換電話網(wǎng)絡(luò)
NAC網(wǎng)絡(luò)準入控制（Network Admission Control）；網(wǎng)絡(luò)準入控制
pspdn（Packet Switched Public Data Network）分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。
分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)分組交換是為適應(yīng)計算機通信而發(fā)展起來的一種先進通信手段，它以CCITT*.25建議為基礎(chǔ)，可以滿足不同速率、不同型號終端與終端、終端與計算機、計算機與計算機間以及局域網(wǎng)間的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資源共享。

1.2 本論文的背景和意義
隨著信息化的不斷推行，信息的傳輸方式層出不窮:以太網(wǎng)、wifi 、GPRS、CDMA、modem、藍牙等。各種傳輸信號充斥在我們生活的空間。其中Modem作為一個較為成熟的一種傳輸方式而且modem模塊主要是依托廣密的電話網(wǎng)絡(luò)從而得以快速的發(fā)展。隨著信息化的發(fā)展，人們對信息的傳輸?shù)囊笤絹碓礁�，modem的傳輸速率從19世紀60年代初剛剛商品化的傳輸速率為300Bit/s提升到了現(xiàn)在的普遍使用的56KBit/s，但在這個向多元化發(fā)展的時代僅僅一個地方的突破已不能夠滿足時代的步伐，在性能上很多modem都集成了傳真、數(shù)據(jù)以及語音三種傳輸功能，提高了系統(tǒng)的糾錯檢錯能力，增加了數(shù)據(jù)包的壓縮比率以及增加了無線modem模塊。
新大陸數(shù)字設(shè)備公司的GP730型POS機設(shè)計為無線手持式移動POS機，通訊功能支持無線GPRS(900MHz/1800Hz)通訊、支持無線CDMA模塊，沒有支持modem模塊。所以只支持無線信號的傳輸不能進行固定網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換，在一些無線信號較差的地方傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或者不能使用，影響了POS機的正常使用。所以需要外接一個modem模塊來實現(xiàn)有線的傳輸。
















第二章：設(shè)計方案論證

2.1 功能要求
制作一個外接modem模塊。利用GP730預(yù)留的232接口實現(xiàn)GP730 POS通過電話網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)后臺之間的通信。并在指標上滿足國標YD/T 514—1998 、YD/T 938—1997等指標。

2.2 方案確定
2.2.1 電源模塊的選擇方案和論證
方案一：使用SC4524降壓芯片來實現(xiàn)。SC4524是噪音敏感類器件的理想之選，因為它的封裝帶有屏蔽電感器，具有優(yōu)良的抗輻射，防電磁干擾性能，該電源模塊內(nèi)部含有一個小的內(nèi)部電容器，有助于減少干擾和提升穩(wěn)定性。在降壓上也有很寬松的降壓范圍�？梢詫�30V的電壓降至1V，并且有著2A的電流輸出。輸出電壓的取值可以由電路上的電阻來決定，且可以有效的抑制紋波幅值，但是在實際電路中，電路構(gòu)成復雜，器件繁多為調(diào)試帶來麻煩。且modem模塊的電路對電磁干擾并不十分敏感，不適宜使用此電路。
方案二：使用低壓差線性穩(wěn)壓器LM1117芯片為電源芯片主模塊。連接電路較為簡單，并且能夠提供穩(wěn)定的電壓與足夠的電流。雖然防電磁干擾方面有著一定的缺陷，但是在其他方面可以滿足設(shè)計要求。
綜合考慮電路的實用性和復雜性以及必要性等因素。最終選擇了LM1117芯片作為電源的降壓芯片。

2.2.2 復位電路的選擇方案和論證
方案一：使用普通的RC回路實現(xiàn)上電復位功能。RC構(gòu)成的上電復位電路較為簡單。且在每次電源開始工作的時候即電源電平從0上拉到有效值時就會復位一次，但是在意外的情況下不能夠很好的保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)。例如在系統(tǒng)突然掉電的時候不能夠，modem模塊的數(shù)據(jù)就會馬上丟掉。
方案二：使用TCM809R芯片作為系統(tǒng)電源管理芯片。在TCM809R芯片有著上電復位功能，在上電和掉電的時候都會有約幾百毫秒的動作延遲，如在掉電的時候能夠延遲幾百毫秒才操作復位信號。而CPU能夠在這段時間里面將modem的數(shù)據(jù)采集并保護起來。但是要實現(xiàn)此項功能。需要在電路上額外增加一個紐扣電池電路用于在電路掉電的時候能夠給模塊供電。且此模塊為分離的外接模塊，與POS機主板是不同的電源供電，所以此方案實現(xiàn)較為困難。 （想將POS機里面的5V電壓直接通過）
綜合考慮選擇方案一為模塊的復位電路。

2.2.3：電源濾波電路的選擇
因為通過LM1117輸出的波形有一定的紋波電壓，為了消除紋波電壓對電路的影響，需要將這些紋波電壓濾除掉。一般來說紋波電壓為高頻諧波和高頻噪聲信號，我們所需要的為直流信號，所以采用低通濾波器來濾除雜波。低通濾波器按照組成元件可分為LC，RC型，RC又分為有源和無源RC濾波。
方案一：選擇無源RC濾波回路
RC低通濾波器為具有較好的低頻特性，截止頻率F
F=1/（2πRC)
只要調(diào)節(jié)R和C的值就可以控制截止頻率的大小。但是無源RC濾波器的濾波效果受前后級影響很大，與自身阻抗相比，前級的阻抗要相當小，且后級阻抗相當大才能有較好的濾波效果。
方案二：選擇有源RC濾波回路
有源RC濾波回路有輸入阻抗大，輸出阻抗小的特點，濾波不會受前后級電路影響。然而輸出功率較低。不適宜電源濾波。
方案三:選擇LC濾波回路
LC濾波回路主要是用于功率輸出的濾波。具有較低的等效阻抗。輸出功率較大。濾波的截止頻率由LC的取值而改變。
綜上選擇LC低通濾波作為模塊的濾波回路。




類型 等效電阻 輸出功率 適用場合
LC 小 大 功率輸出
無源RC 大 微小 反饋，測試
有源RC 輸入大，輸出小 小 反饋，測試
表2.1不同低通濾波器的參數(shù)比較



















第三章：主要芯片以及接口介紹

3.1主要芯片介紹
3.1.1 C*93040
C*93040為48腳TQFP，芯片支持協(xié)V.92, V.90 V.34, V.32bis, V.32 ，V.22bis, V.22. V.21,Bell 212A, Bell 103等modem的傳輸協(xié)議,支持V.17 或者更低的傳真協(xié)議， V.44, V.42bis, MNP 5 等數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議和V.42, MNP 2–4糾錯協(xié)議內(nèi)部包含一個ARM7的技術(shù)管理系統(tǒng)和型號為DSP1600S處理器，數(shù)據(jù)存取接口和濾波器，主接口可以實現(xiàn)8位的并口數(shù)據(jù)傳輸，異步串口I2C總線和SPI總線模式。包含一個脈沖調(diào)制的語音話筒接口。

圖3.1 c*93040芯片
3.1.2 C*20548
C*20548也被稱為SMART DAA 用途是Data Access Arrangement（簡稱DAA）是計算機與使用公用電話線的調(diào)制解調(diào)器之間的電子接口，DAA有時也被稱為電話線接口電路（或模塊）。任何連接到公共交換式電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）（包括傳真機、私人分機交換、機頂盒以及報警系統(tǒng)）的設(shè)備都需要使用DAA。在電話線上，DAA將電子設(shè)備與更高伏特的設(shè)備隔離開來。
芯片的接口參數(shù)和功能：











圖 3-2 C*25048芯片
①*FRP/*FRN Digital Isolation Barrier 使用這些線來發(fā)送接收數(shù)據(jù)，控制。同樣可以用來芯片電源的供應(yīng)。
I/O口 GPIO[1:0] 通用IO口
②電源
VDDA 模擬電源端口.
VDDD 數(shù)字電源端口
VSS 地線
③線接口
TDC/RDC Line Voltage Sense 線電壓檢測
HS1/HS2 Hookswitch Control. 摘機控制
R*AC ac Impedance Emulation. 交流阻抗控制
R*DC dc Impedance Emulation. 直流阻抗控制
LM Line Modulator. 線調(diào)幅
LMS Line Modulator Sense. 線調(diào)幅檢測
ACM ac Emulation Capacitor. 交流電容仿真
GYC Gyrator RC. RC回路

3.2主要接口介紹

RS232接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”。目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低 ……（未完，全文共26479字，當前僅顯示4762字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：基于C*93040的有線modem與POS機間通信的模塊硬件設(shè)計及原理分析》）