基于73M2901的远程数据传输系统

       引言

       远程数据传输 系统 应用广泛，尤其是在一些特殊的应用场合，监测或者控制对象由于距离较远或者现场比较危险，只能把采集的数据传输到远离现场的地方进行分析处理，因此需要一种可以进行远程数据传输的 嵌入式 系统，以便能够实现在远处对工作系统的监视、控制和故障排除，避免恶劣的环境对身体造成损害，本系统是通信电缆健康状况检测系统的一部分，将通信电缆的工作状况远程传输，从先实现异地监测，本文提出了一种体积小、重量轻、成本低、实施方便，基于 LPC2132芯片的，以电话线为数据传输媒质的嵌入式应用系统，从硬件和软件方面对系统的设计进行了详细说明，并给出具体实现方法。

       1 硬件设计

       1.1 系统原理

       如图1所示，远程数据传输系统由主控LPC21322、调制解调部件：核心是调制解调芯片。Modem的绝大多数功能都是由这片大规模集成电路来实现的，包括调制解调过程，扰码解扰码过程，信道分割、线路均衡和指示工作状态等。

       3、模拟终端接口，包括拨号脉冲电路、振铃检测电路和音频信号通道3部分，通过这部分电路可以将Modem与通信信道连接起来。

       拨号脉冲电路，摘挂机信号由73M2901/5V的RELAY引脚给出，完成摘挂机动作，当RELAY发出高电平时为挂机，发出低电平时为摘机。

       振铃检测电路，用于检测电话线送来的振铃信号，当信道内没有振铃信号时，73M2901的RING端为无效的高电平，当振铃信号来到时，RING变为有效的低电平，完成振铃检测。

       音频信号通道，模拟信号发送端是73M2901/5V芯片的TXAN和TRAP引脚，提供差分信号输出，73M2901/5V还提供一个输入引脚 RXA，RXA端是非平衡的模拟输入端口，接收的音频信号为单端对地的模拟信号。

       模拟接口电路主要功能如下：

       调制解调器内部不平衡电路与平衡型通信信道之间的转换；

       调制解调器内部四线电路与二线通信信道之间的转换；

       识别通信信道传来的交流振铃信号，并将其转换成TTL直流电平；

  

www.55dianzi.com      拨号时能发出符合规定的脉冲串或双音多频信号。

       1.3 UART1 串口传输

       本 系统 直接将73M2901连接到LPC2132的UART1串口上，进行数据传输工作，接口结构如图2所示，UART1的引脚功能描述如表2所示。

       假设LPC2132对仪器发送过来的数据进行校验之后，要通过73M2901向远程计算机发送，LPC2132和73M2901作为主叫端，远程计算机和标准Modem作为被叫端，则数据发送过程为：

       1、系统初始化，使数据终端就绪信号DTR有效，然后LPC2132向73M2901发出拨号指令。73M2901收到拨号指令后向被叫端Modem发出拨号音，使被叫端Modem振铃，振铃次数达到软件设置的次数时，Modem将自动应答，进入摘机状态。

&nb6、LPC2132在数据传送完毕后向73M2901发出挂机命令，并发出无效的RTS 信号，73M2901立即停发载波，并回送无效的CTS信号，被叫端Modem因收不到主叫端发来的载波信号而使DCD信号无效，计算机即向Modem发出挂机指令，Modem挂机后DSR信号无效，应答载波停发。主叫端73M2901因不发载波又收不到载波而使DCD、DSR信号无效，至此，数据链路拆除，系统处于待机状态，等待LPC2132再次要求建立连接。

       2 系统软件设计

       2.1 通信模块

       本系统软件基于μC/OS-II[4-5]平台实现，采用ADS1.2集成开发环境调试，整个软件系统分为2个任务，包括4个模块，数据队列模块、 UART0的串口接收模块、CRC校验模块和UART1的Modem通信模块，系统主程序流程如图3所示，系统的各个任务由μC/OS-II核统一协调分配CPU资源。

       在收发数据时，为了平衡通信电缆数据采集仪，LPC2132和73M2901三者间的传输速率，本程序使用数据队列作为数据缓存，数据队列采用先入先出（FIFO）的方式，其空间大小在项目中的config.h文件中定义。数据空间的地址唯一，且只对应一个数据队列，数据队列子程序（queue.c）定义了6个函数，分别为：QueueCreate，建立数据队列；QueueRead，获取队列中的数据，Queuewritn，FIFO方式发送数据，QueueFlush，清空队列；QueueNData，获取队列中数据数目；QueueSize，获取队列空间容量。

       由于LPC2132是通过73M2901向远程设备发送数据的，因此只需要编写Modem发送子程序，Modem通信子程序包括8个函数，分别为：UART1Init，初始化UART1；UART1_Exception，UART1中断服务程序；GeTModEMState，获取Modem的状态；ModEMInit，初始化Mo

www.55dianzi.com dem，ModemWrite，通过Modem发送多个字节数据，ModEMCommand，发送Modem命令，ModemDia1Up，通过Modem拨号；ModemDia1Down，挂断Modem。 系统 启动时需要对UART1进行向量中断初始化，即在工程的target.c文件中编写初始化程序。

       LPC2132通过UART1发送AT指令控制Modem的工作状态，然后向Modem发送数据。UART1的具体工作方式为：发送信号量初始值设为发送缓冲的大小，并且关闭发送中断。发送数据时，用户任务在信号量上等待，如果发送缓冲未满，则用户任务向发送缓冲中写入数据，如果写入的是发送缓冲中的第一个字节，则允许发送中断，然而从发送缓冲中取出最早写入的字节输出至UART1，这个操作又触发了下一次的发送中断，如此循环直到发送缓冲中最后一个字节被取走，重新关闭发送中断，在向UART1输出的同时，给信号量发信号，发送任务据此信号量计数值来了解发送缓冲中是否有空间，数据发送流程图如图4所示。

    &n

       2.3 μC/OS-II在LPC2132上的移植< /strong>

       所谓"移植"，就是使一个实时内核能在其他的微处理器或微控制器上运行，要使同一个内核能适用于不同的硬件体系，就要在内核和硬件之间有一个中间层，即与处理器相关的移植代码，这部分代码因处理器而异，大部分μC/OS-II的代码是用C语言编写的，因此μC/OS-II的可移植性强，然而，仍需要用汇编语言编写一些与处理器硬件相关的代码，这是因为实现μC/OS-II读/写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现，在μC/OS-II中，这部分代码分成 3个文件，OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C。因此，把μC/OS-II移植到LPC2132中时需要对上述3个文件进行部分修改。

       结语

       LPC2132硬件资源丰富，使得该系统具有体积小，重量轻、成本低等特点，采用了CRC校验，从而提高了通信的差错纠错能力，此外，基于μC/OS- II平台实现软件功能，使得该系统运行稳定，维护方便，升级简单。