基于V.90的高速MODEM電路設計

摘要：目前超短波通信設備絕大多數(shù)采用模擬通信體制，而模擬通信存在抗干擾能力弱、通信質量差、保密性不強等缺點，這些缺點嚴重制約了通信裝備性能的發(fā)揮和通信保障的順暢。針對上述問題，文章設計了基于V．90標準的高速MODEM，核心是CX88168單片調制解調芯片，外加一片CX20463線路接口芯片和一片CX20437語音編解碼芯片，可以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。
關鍵詞：V．90；高速MODEM；語音信號；數(shù)字通信

0 引言
基于V．90的高速MODEM可實現(xiàn)對語音信號的模數(shù)轉化和調制解調，在設計上突破了傳統(tǒng)的對稱通信模式，采用的是一種不對稱通信模式，使用戶可以享受56kb／s的下行速率，而上行速率依然保持33．6kb／s。從信息編碼角度看，下行方向采用PCM編碼技術，ISP點與交換局是通過數(shù)字接口連接的，下行數(shù)字數(shù)據(jù)無需進行A律A／D轉換，而直接通過數(shù)字復接設備進入數(shù)字交換網(wǎng)。

1 特點
基于V．90的MODEM具有以下幾個性能特點：1)支持ITU-T V．90／K56flex／V．34／V．32bis／V．22／V．21協(xié)議；2)支持ITU-T V．42 LAPM和MNP 2-4數(shù)據(jù)糾錯協(xié)議；3)支持ITU-T V．4．2bis和MNP5數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議；4)支持全雙工語音通話模式；5)支持CallerID功能；6)支持即插即用功能；7)提供EEPROM電路，使用戶可以對MODEM應用參數(shù)進行設置；8)+3．3V電源供電，但允許DTE輸入TTL電平。

2 功能概述
基于V．90標準的高速MODEM可以實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，從而使超短波電臺和手持臺具備數(shù)字通信的優(yōu)點，增強通信的抗干擾能力、糾檢錯能力、降低誤碼率、提高通信質量，且數(shù)字通信易于對信息進行處理、變換、存儲，通過CPU加密處理，能夠實現(xiàn)超短波電臺和手持臺的通信加密。在接收端進行相應的解調，數(shù)字信號恢復成為語音模擬信號，通過CPU解密處理獲得信息。

3 電路組成
這種高速MODEM總體上分為三個部分：一個是數(shù)字部分，主要完成AT命令的解釋和處理、數(shù)字信號的調制和解調，以及一些其他數(shù)字信號的處理；另一個是DAA模擬線路接口部分(圖中虛線框內)，主要提供與電話網(wǎng)的模擬接口；再一個就是語音模擬部分(圖中點劃線框內)，這部分主要是話筒及麥克風的接口電路。DAA模擬線路接口部分與數(shù)字線路接口部分通過數(shù)字隔離變壓器來隔離，CX88168通過隔離變壓器來傳送CX20463所需要的數(shù)字時鐘信號并提供電源，他們之間的數(shù)據(jù)通過10pF／2kF的高壓電容進行傳輸。采用這種設計，可以將DAA線路接口部分與MODEM的其他部分完全隔離開，避免了兩部分電路互相干擾，也可以防止電話線路的高壓電損壞MODEM的調制解調芯片。CX20463及其外圍接口分立元件主要完成輸入／輸出信號的增益控制、振鈴檢測、數(shù)／模轉換等功能，并要求在摘機狀態(tài)下為電話線路提供600負載。語音編解碼芯片CX20437內有A／D、D／A及語音編解碼電路，使MODEM增加了語音處理功能。EEPROM用于修改CX88168內ROM的廠家Caller ID設置，以及其他的用戶參數(shù)設置。當MODEM上電后，會首先調用EEPROM內用戶設置的內容。MAX3232用于實現(xiàn)RS232／TTL電平轉換。

從組成布局來說，MODEM的數(shù)字部分、語音模擬部分、DAA模擬線路接口部分這三部分各自獨立。數(shù)字和語音模擬部分占線路板的3／4，DAA模擬部分占1／4。
CX88168單片調制解調芯片(SCM)是12pin的TQFP封裝，內部包含微控制器(MCU)，數(shù)據(jù)泵(MDP)、256k字節(jié)ROM、32k字節(jié)RAM以及與DAA的接口電路。此外，CX88168還可以根據(jù)實際需要，外接256 kbit串行EEPROM、4Mbit ROM／flash ROM和1Mbit ROM。與CX88168相配套的DAA芯片是CX20463，用以提供與外圍電話電路的模擬接口。如果需要MODEM提供語音功能，還需要增加一片語音編解碼芯片CX20437。

4 電路設計
使用Prote199 SE繪制電路原理圖。
4．1 CX88168的串口電路

CX88168使用串口芯片MAX3232所提供的兩路接口中的X1通道，作為與計算機連接的串口，這里采用RS232簡單電路，只需使用TXD和RSD，其余信號線不使用。引腳27-TXD和32-RXD分別連接串口芯片的TX1、RX1。
4．2 CX88168的EEPROM連接
調制解調芯片CX88168支持擴展存儲，EEPROM用來作為配置存儲器，引腳33-NVMCLK和18-NVMDATA分別連接EEPROM的時鐘接口和數(shù)據(jù)接口。

4．3 CX88168與CX20437的連接電路圖
CX88168與芯片CX29437相連接，為CX29437提供電源和時鐘，通過信號輸入輸出連接端口可以實現(xiàn)語音編解碼功能。

4．4 CX88168通過DIB與CX20463連接電路圖
DAA模擬線路接口部分與數(shù)字線路接口部分通過數(shù)字隔離變壓器DIB來隔離，CX88168接口7-PWRCLKN，96-PWRCLKP通過隔離變壓器DIB來為CX20463提供所需要的數(shù)字時鐘信號，接口93-DIB DATDP和94-DIB DATDN通過DIB為CX20463提供電源。

5 結束語
本文所研究和設計的芯片組所用的芯片數(shù)較少，外圍電路簡單，采用它可以較快地設計出體積小、功能強、支持多種協(xié)議和多種應用的高速MODEM。將其與超短波設備互連互通，可實現(xiàn)對話音的數(shù)模轉換和加密傳輸，有重要的實用價值。