基于MODEM調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展和成熟，數(shù)據(jù)通信已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的通信方式，它是利用通信系統(tǒng)將數(shù)字、字母及字符等以二進(jìn)制形成在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳輸、交換和處理。數(shù)據(jù)通信可以在兩臺(tái)及以上PC機(jī)之間、PC機(jī)與單片機(jī)之間以及單片機(jī)之間進(jìn)行，通過(guò)通信通道如公用電話網(wǎng)、載波通道、光綹通道、微波通道、衛(wèi)星通道將兩機(jī)聯(lián)結(jié)。目前，單片機(jī)以其高性能價(jià)格比、高可靠性廣泛用于自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制等技術(shù)領(lǐng)域。單片機(jī)主要用作從機(jī)，安裝在監(jiān)視、測(cè)量和控制現(xiàn)場(chǎng)，而PC機(jī)則用作主機(jī)，安裝在條件優(yōu)越的環(huán)境（如溫度和溫度適合、幾乎無(wú)干擾源）中。單片機(jī)與PC機(jī)之間利用公共電話網(wǎng)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器MODEM實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)字通信，其原理框圖如圖1所示。在實(shí)際中，PC機(jī)和單片機(jī)之間通信距離近的小于1km，遠(yuǎn)的可達(dá)上千km。

本文將詳細(xì)介紹8098單片機(jī)與PC機(jī)通過(guò)MODEM利用共用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的硬件結(jié)構(gòu)，以及程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。

1 PC機(jī)串行通信結(jié)構(gòu)

PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信一般采用串行異步通信方法。在PC機(jī)中設(shè)置四個(gè)（COM1、COM2、COM3、COM4）或兩個(gè)（COM1、COM2）符合RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)的串行口（以下均以?xún)蓚€(gè)串行口來(lái)說(shuō)明）。其中COM2為25針的連接器，COM1為9針的連接器。

PC機(jī)為實(shí)現(xiàn)異步通信，設(shè)置了通用異步接收器和發(fā)送器，即：UART通過(guò)編程可以設(shè)定通信格式和速度。PC機(jī)中UART的電平為T(mén)TL電平，而串行口的電平為RS-232C的電平，為此PC機(jī)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)要經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器（如1488）轉(zhuǎn)換為RS-232C電平;PC機(jī)接收的數(shù)據(jù)要經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器（如1489）轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平。PC機(jī)串行通信的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 單片機(jī)串行通信結(jié)構(gòu)

在單片機(jī)中，一般只設(shè)置一個(gè)25針或9針連接的串行口，由于單片機(jī)8098中的電平為T(mén)TL電平，為了要經(jīng)過(guò)RS-232C實(shí)現(xiàn)異步通信，也要用一片1488和兩片1489來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。單片機(jī)串行通信的硬件接口如圖3所示。請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)（RTS）和數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)（DTR）由單片機(jī)8098經(jīng)8255的A口送出去。清除發(fā)送CTS、數(shù)據(jù)設(shè)備就緒DSR、載波檢測(cè)DCD和振鈴指示RI由8255的B口送入8098。

3 單片機(jī)與PC機(jī)之間的硬件接口

當(dāng)單片機(jī)與PC機(jī)距離很近時(shí)（15m以?xún)?nèi)），它們之間的數(shù)據(jù)通信可以通過(guò)其串行口以3線或多線直線相連;不距離很遠(yuǎn)（幾十公里上升公里）時(shí)，可以利用調(diào)制解調(diào)器MODEM通過(guò)共用電話網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，這時(shí)單片機(jī)與PC機(jī)之間的硬件接口如圖4所示。

4 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

下面以PC機(jī)呼叫單片機(jī)或單片機(jī)應(yīng)答PC機(jī)為例來(lái)說(shuō)明程序的設(shè)計(jì)。

4.1 PC機(jī)的程序設(shè)計(jì)

程序框圖如圖5所示。

a.初始化

為了實(shí)現(xiàn)異步串行通信，在PC機(jī)中要對(duì)其異步發(fā)送接收器UART進(jìn)行初始化，以決定PC機(jī)異步串行通信的數(shù)據(jù)格式、傳輸速率、控制方式等。其程序如下：

outportb（COMU+30，OX83） /*使DLAB=1*/

outportb（COMU，OX60） /*波特率=1*/

outportb（COMU+1，OX00）

outportb（COMU+3，OX03） /*數(shù)據(jù)格式*/

outportp（COMU+4，OX03） /*禁止MODEM循環(huán)反饋*/

outportb（COMU，OX00） /*禁止中斷*/

注：COMU為串行口端口地址

b.初始化MODEM

初始化MODEM程序如下：

{ int key，i;

char *at1=“ATZ”;

char *at2=“ATE1Q0V1L3X4S0=1”;

for（i=0，i《=3;i++）

{

if（i《=2）key=at1; /*發(fā)出at命令*/

if（i= =3）key=0x0d; /*確認(rèn)碼*/

outportb（COMU，key）; /*發(fā)出數(shù)據(jù)*/

delay（100）; /*延時(shí)100mS*/

}

delay（1000）; /*延時(shí)1000mS*/

for（i=0;i《=0;i+ +）

if（i《 =15）key=at2;

if（i= =16）key=0x0d;

outportb（COMU，key）;

delay（100）;

}

delay（1000）;

}

c.撥號(hào)

PC機(jī)要實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，首先通過(guò)近程MODEM撥打單片機(jī)的電話號(hào)碼如38459620。PC機(jī)首先發(fā)出命令如at+h0e1v0x2&c1dt，然后發(fā)出電話號(hào)碼，最后再發(fā)出確認(rèn)碼0x0d。PC機(jī)通過(guò)串行口向近程MODEM發(fā)送命令或數(shù)字，每次只能送出一個(gè)字符或數(shù)字，而MODEM接收并響應(yīng)需要一定的時(shí)間，故PC機(jī)每發(fā)出一個(gè)字符或數(shù)字都要延時(shí)100ms。當(dāng)確認(rèn)碼發(fā)出后還要延時(shí)1000ms，然后檢測(cè)由近程MODEM反饋回PC機(jī)的回響碼。若回響碼為OX35則轉(zhuǎn)入數(shù)字接收及處理程序，否則繼續(xù)檢測(cè)回響碼。程序如下：

“ath0q0v0l3x4&c1&d2dt”;/*取info結(jié)構(gòu)中的電話號(hào)碼*/

char str=info- 》telephoneno;/*電話號(hào)碼位數(shù)*/

int len1=strlen（str）;

for（i=0;i《=39;i++）

{

if（I》24）

{

key=str［k］; /*發(fā)電話號(hào)碼*/

k+ +;

}

if（i《24）key=*at1; /*at命令*/

if（i= =39）key=0x0d; /*發(fā)確認(rèn)碼*/

outportb（COMU，key）; /*向串口送數(shù)據(jù)*/

delay（100）; /*延時(shí)100毫秒*/

at1+ +;

}

delay（1000）;

do

{

key=bioskey（1）;

num1=inportb（COMU）; /*檢測(cè)回響碼*/

delay（1）;

if（mum1= =0x35）drev（）; /*回響碼為0x35則轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)接收與處理器程序*/

}

while（key= =0）;

key=bioskey（0）;

if（key= =0x011b）return; /*按ESC鍵則返回*/

4.2 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)程序框圖如圖6所示。

程序清單如下：

LD 72H，#4003H;8255命令口地址

LD 70H;#0082HH;A口為輸出，B口為輸入

STB 70H，［72H］

LDB 16H，#20 ;串口初始化

LDB 11H，#09H ;方式1

LDB 0EH，#4DH;波特率為1200bps

LDB 0EH，80H

LDB 18H，#0CH;堆棧

ORB IOC1，#20H

LD 72H，#4000H ;8255的A口地址

LD 70H，#0003H ;使RTS和DTR均為高電平

STB 70H，［72H］

LCALL COMZ0 ;連續(xù)發(fā)出四個(gè)0

LCALL DT ;延時(shí)1000nS

LCALL COMZ1 ;初始化MODEM，發(fā)出at命令：ata

LCALL DT

LCALL COMZ2 ;初始化MODEM，發(fā)出at命令：ate1q0v1l3x4s0=1

LCALL DT

LCALL COMZ3 ;初始化MODEM，發(fā)出at命令：atS7=30

LCALL DT

RING0：LDB SPCON，#09H

RING1：LDB 60H，SPSTAT

JBC 60H，6，RING1

ANDB 60H，#0BFH

LDB 70H，SUBF ;從串口接收一個(gè)數(shù)據(jù)

CMPB 70H，#80H

JE TD ;發(fā)送數(shù)據(jù)程序

LJMP RING1

由于單片機(jī)向MODEM發(fā)出at命令程序是相似的，故在此僅為at命令：

ate1q0v1l3x4s0=1為例來(lái)加以說(shuō)明。假設(shè)at命令存放在以0AB40H為首地址的外部存貯器中。程序如下：

COMZ2：LD72H，#0AB40H ;at命令首地址

LDB 20H，#17

COMZ2A：LDB 70H，［72H］+ ;取at命令

LDB SBUF，70H ;向串口送at命令

DJNZ 20H，COMZ2A

LDB 70H，#0DH

LDB SBUF，70H ;發(fā)出確認(rèn)碼

RET

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