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当一种超低功耗调制解调器的设计

发布时间:2021-09-11 14:52:19 阅读: 来源:硅酸钙厂家
当一种超低功耗调制解调器的设计

一种超低功耗调制解调器的设计

本文介绍一种采用线直接供电而无需外部电源的调制解调器。局交换机通过提供直流馈电的方式向用户供电焦炭焦煤强势,一般直拨的空载电压为48V,分机为24V。要使线可靠连接,即可以可靠地通话或者通信,就必须使摘机电流超过20毫安,因为只有当线回路的电流超过一定值,才能启动局相应的入继电器。对于这20毫安,一般的机或者调制解调器都是直接由恒流源回流掉而不加以利用。而在线直接供电的调制解调器中,将充分利用这部分电能,给整个调制解调器供电,并且通过供电接口将节余的电能供给下位机。当然,这里的20毫安,是指在连接状态下,而在非连接状态下,线回路的电流则不能超过一定值,否则对方在与本调制解调器建立连接时会检测到忙音,从而无法建立连接。一般这个值应至少小于10mA。所以,可以利用的电能是比较有限的,选择低功耗的元器件成为实现目标的关键。

1 硬件设计

1.1 数据采集系统的络结构

线供电调制解调器实际上是一个数据采集络中的一部分。如图1,整个数据采集络由上位机(PC机)、本地调制解调器、远程调制解调器以及诸下位机(数据采集节点)组成,本地调制解调器和远程调制解调器通过公用(PSTN)相连接。远程调制解调器即我们所研究的线供电调制解调器,它始终工作于被动方式,即只有当被本地调制解调器呼叫时才自动应答。本地调制解调器与远程调制解调器之间的通信协议采用ITU-V.22bis,通信速率为2400bps。远程调制解调器与下位机之间既可以通过RS-232总线相连,也可通过RS-485总线组成络。

远程数据的采集采用巡检的方式。上位机通过本地调制解调器先与远程调制解调器1建立连接,然后依次采集与远程调制解调器1相连的各下位机;接着与远程调制解调器2建立连接,采集与远程调制解调器2相连的各下位机……以此循环。也就是说,上位机定时地依次采集各地区的下位机的数据。

图1 数据采集系统的络结构

1.2 调制解调器的硬件结构

整个调制解调器由微控制器、调制解调芯片、RS-232和RS-485收发器、线接口电路(DAA)、供电电路、以及JTAG调试接口等组成。为了尽量降低系统功耗,我们选用了以下主要芯片。

1)微控制器MSP430F135。最近几年,德州仪器公司(TI)相继推出了多个系列的MSP430 FLASH型16位单片机,它们的最大特色是超低功耗,特别适用于各种电池供电的智能仪表。MSP430F13X/14X是其中的一个系列,其特点有:在1MHz的工作频率下,其功耗只有280uA@2.2V,并且有多种省电模式;处理能力强大,因采用了RISC结构,指令周期最短可达125ns;片上外围资源丰富,共有6×8个I/O口,其中2×8个具有外中断功能,还具有3个定时器单并与当地客户合作元、8路12位A/D、模拟比较器等;开发方式简便高效,主程序采用FLASH ROM,通过JTAG编程接口可以反复修改程序,大大提高了开发的效率我国仍处于工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展阶段。根据对程序和RAM容量的实际需求,我们选择具有16KB FLASH和512B RAM的MSP430F135。

2)调制解调芯片CMX868。CMX868是CML公司于近年推出的一款低功耗调制解调芯片,适用于远程数据采集。它支持多种协议,最高通信速率为2400bps,对应协议为ITU-V.22bis,对应调制方式为QAM。图2为其内部结构框图。

另外,我们选择了功耗很低的RS-232收发器LTC1385和RS-485收发器LTC1480以及专门应用于电信领域的降压型DC/DC开关市场繁华稳压器LT1676。

图2 CMX868内部结构框图

表1为各主要芯片功耗参数的小结。

表1 主要芯片功耗参数

图3为调制解调器的硬件框图。

图3 调制解调器硬件框图

线接口电路DAA主要由振铃电路和信号调理电路组成,这部分电路与调制解调芯片CMX868共同完成振铃检测以及信号的调制与解调。CMX868通过C-BUS总线与微控制器MSP430F135进行数据传输,C-BUS由类似于SPI的同步串口和片选线以及中断线组成。供电电路首先通过整流将交流电变换为直流电,然后通过DC/DC开关稳压器变换为

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