AVR單片機的串口轉(zhuǎn)FSK的通信模塊設(shè)計

摘要：以AVR單片機ATmega48芯片及CMX865調(diào)制／解調(diào)芯片為硬件架構(gòu)規(guī)范了對外串口通信協(xié)議，采用模擬口線的方式對CMX865寄存器進行操作，設(shè)計了一種串口轉(zhuǎn)FSK的通信模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式的轉(zhuǎn)換。硬件電路以ATmega48微處理器為核心，并利用C／BUS總線控制CMX865芯片，實現(xiàn)FSK／DTMF收、發(fā)功能；外圍電路由振鈴檢測、FSK數(shù)據(jù)收發(fā)接口電路組成。模塊軟件設(shè)計主要包括串口通信和FSK通信兩部分程序，串口通信程序?qū)崿F(xiàn)串口通信命令的組包發(fā)送、收包解析／處理功能；FSK通信程序?qū)崿F(xiàn)利用中斷方式發(fā)送、接收FSK數(shù)據(jù)功能。
關(guān)鍵詞：AVR單片機；ATmega48；CMX865；串口；FSK

隨著信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息交互應(yīng)用業(yè)務(wù)給人類生活帶來更多的便利，信息終端表現(xiàn)出巨大的市場潛力。但是由于終端用戶環(huán)境不同，用戶信息交互方式可能不同，目前常用的有IP方式、FSK方式以及無線通信方式等。為了能夠提高終端市場競爭力，減少系統(tǒng)開發(fā)成本投入，通信模塊與終端程序獨立設(shè)計是較為理想的解決方案。本文采用ATmega48芯片及CMX865芯片實現(xiàn)FSK通信模塊，基于此模塊，用戶與業(yè)務(wù)平臺之間進行FSK信息交互，相對于終端來說就是簡單的串口通信。

1 ATmega48介紹
ATmega48是基于AVR增強型RISC(精簡指令集)結(jié)構(gòu)的高性能、低功耗的8位CMOS微控制器。微控制器具有可控制的上電復(fù)位和可編程的掉電檢測電路、經(jīng)過標定的片內(nèi)RC振蕩器、片內(nèi)外18個中斷源和5種休眠模式。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega48的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPs／MHz，運行速度比普通的單片機高出10倍，從而可以緩解系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。
其片內(nèi)集成了4 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash、256字節(jié)的EEPROM、512字節(jié)的SRAM。其外設(shè)具有可編程的串行USART接口、可工作于主機／從機模式的SPI串行接口；存在2個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時／計數(shù)器和1個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時／計數(shù)器、具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器等。ATmega48／88／168芯片硬件電路可以完全兼容，完全可以根據(jù)軟件實際需求靈活選擇AVR芯片，極大地方便系統(tǒng)的開發(fā)與研制。

2 CMX865簡介
CMX865是CML公司新出的一款DTMF編／解碼器／FSK調(diào)制解調(diào)器復(fù)合IC芯片，它采用單個高速串行總線控制，與大多數(shù)串行接口兼容。 CMX865的主要特征是：
◆供電電壓2．7～5．5 V，低功耗操作模式；
◆支持V．23、Bell202 FSK 1200 bps編碼／解碼；
◆集成高可靠性DTMF、編碼器／解碼器；
◆集成振鈴檢測功能，支持語音探測功能。

3 硬件設(shè)計
圖1為串口轉(zhuǎn)FSK通信模塊電路。系統(tǒng)主要以AVR單片機ATmega48芯片和CMX865調(diào)制／解調(diào)芯片為硬件架構(gòu)，ATmega48芯片利用C-BUS總線對CMX865芯片進行控制操作，實現(xiàn)FSK通信。CMX865芯片的IRQN終端與CPU芯片的外部中斷0(INT0)相連，確保軟件可以采用中斷方式接收／發(fā)送FSK數(shù)據(jù)。CMX865芯片的時鐘信號、片選信號、響應(yīng)應(yīng)答數(shù)據(jù)信號、接收控制數(shù)據(jù)信號分別與ATmega48芯片的普通I／O接口引腳相連，CPU可以通過模擬口線方式對CMX865芯片進行控制。

圖1還提供了基本的FSK接收／發(fā)送數(shù)據(jù)接口電路和振鈴檢測電路。在FSK發(fā)送電路中，CMX865芯片TXA(15引腳)處外接電阻的目的是匹配芯片接口對線路的交流阻抗。在FSK接收電路中，CMX865芯片RXAFB(9引腳)與RXAN(10引腳)之間的電容以及隔離變壓器之間電容設(shè)計的目的是濾除高頻噪聲；通過調(diào)節(jié)接收電路中兩個電阻R1、R2的阻值即可改變接收端提供給CMX865芯片信號的幅度。在振鈴檢測電路中，IC1是光電耦合器，不振鈴時光電三極管截止，RING為高電平；振鈴時，振鈴信號經(jīng)過電容耦合及穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，振鈴電壓使IC1內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光，照射到光電三極管的基極上導(dǎo)致光電三極管導(dǎo)通，RING為低電平，通過ATmega48引腳檢測到低電平的振鈴信號。