毕业论文：基于CX93040的有线modem与POS机间通信的模块硬件设计及原理分析

毕业论文：基于C*93040的有线modem与POS机间通信的模块硬件设计及原理分析

摘要
Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器，通过普通电话线传输数据。Modem从诞生之初的300bps发展到今天模拟线路的极限——56Kbps，其速度提高了几十倍。随着个人电脑的普及和Internet技术的飞速发展，除传统的电话线Modem外，ISDN、Cable Modem、ADSL等接入新技术和产品也发展得非常迅速。电话网络作为一个分布广泛的网络，使得使用电话modem具有成本低、运用范围广、操作方便等优势。本文介绍了modem模块的主要内容。通过硬件制作完成基于C*93040的有线modem与POS机间通信的模块,测试modem模块的参数并对数据进行分析得出最终模块的性能指标。

关键词：C*93040，modem ，功率电平， 频率
Abstract
Modem, in fact is the called for short of Modulator and Demodulator. In Chinese, it is called modem and it transfers data through regular phone lines. From 300bps in the beginning of its birth to the limits of the analog line - 56Kbps, modem increased speed several times. With the popularity of personal computers and the rapid development of Internet technology, e*cept the traditional phone lines Modem, ISDN, Cable Modem, ADSL and other products access to new technologies also developed rapidly. Telephone network as a widely distributed network makes using the telephone modem has the advantages of low cost, wide range of application and convenie
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广泛的传输途径，

图1-2 POS机的基本入网方式
PSTN ( Public Switched Telephone Network )公共交换电话网络
NAC网络准入控制（Network Admission Control）；网络准入控制
pspdn（Packet Switched Public Data Network）分组交换公用数据网。
分组交换公用数据网分组交换是为适应计算机通信而发展起来的一种先进通信手段，它以CCITT*.25建议为基础，可以满足不同速率、不同型号终端与终端、终端与计算机、计算机与计算机间以及局域网间的通信，实现数据库资源共享。

1.2 本论文的背景和意义
随着信息化的不断推行，信息的传输方式层出不穷:以太网、wifi 、GPRS、CDMA、modem、蓝牙等。各种传输信号充斥在我们生活的空间。其中Modem作为一个较为成熟的一种传输方式而且modem模块主要是依托广密的电话网络从而得以快速的发展。随着信息化的发展，人们对信息的传输的要求越来越高，modem的传输速率从19世纪60年代初刚刚商品化的传输速率为300Bit/s提升到了现在的普遍使用的56KBit/s，但在这个向多元化发展的时代仅仅一个地方的突破已不能够满足时代的步伐，在性能上很多modem都集成了传真、数据以及语音三种传输功能，提高了系统的纠错检错能力，增加了数据包的压缩比率以及增加了无线modem模块。
新大陆数字设备公司的GP730型POS机设计为无线手持式移动POS机，通讯功能支持无线GPRS(900MHz/1800Hz)通讯、支持无线CDMA模块，没有支持modem模块。所以只支持无线信号的传输不能进行固定网络的数据交换，在一些无线信号较差的地方传输数据不稳定或者不能使用，影响了POS机的正常使用。所以需要外接一个modem模块来实现有线的传输。
















第二章：设计方案论证

2.1 功能要求
制作一个外接modem模块。利用GP730预留的232接口实现GP730 POS通过电话网络与服务后台之间的通信。并在指标上满足国标YD/T 514—1998 、YD/T 938—1997等指标。

2.2 方案确定
2.2.1 电源模块的选择方案和论证
方案一：使用SC4524降压芯片来实现。SC4524是噪音敏感类器件的理想之选，因为它的封装带有屏蔽电感器，具有优良的抗辐射，防电磁干扰性能，该电源模块内部含有一个小的内部电容器，有助于减少干扰和提升稳定性。在降压上也有很宽松的降压范围。可以将30V的电压降至1V，并且有着2A的电流输出。输出电压的取值可以由电路上的电阻来决定，且可以有效的抑制纹波幅值，但是在实际电路中，电路构成复杂，器件繁多为调试带来麻烦。且modem模块的电路对电磁干扰并不十分敏感，不适宜使用此电路。
方案二：使用低压差线性稳压器LM1117芯片为电源芯片主模块。连接电路较为简单，并且能够提供稳定的电压与足够的电流。虽然防电磁干扰方面有着一定的缺陷，但是在其他方面可以满足设计要求。
综合考虑电路的实用性和复杂性以及必要性等因素。最终选择了LM1117芯片作为电源的降压芯片。

2.2.2 复位电路的选择方案和论证
方案一：使用普通的RC回路实现上电复位功能。RC构成的上电复位电路较为简单。且在每次电源开始工作的时候即电源电平从0上拉到有效值时就会复位一次，但是在意外的情况下不能够很好的保护系统数据。例如在系统突然掉电的时候不能够，modem模块的数据就会马上丢掉。
方案二：使用TCM809R芯片作为系统电源管理芯片。在TCM809R芯片有着上电复位功能，在上电和掉电的时候都会有约几百毫秒的动作延迟，如在掉电的时候能够延迟几百毫秒才操作复位信号。而CPU能够在这段时间里面将modem的数据采集并保护起来。但是要实现此项功能。需要在电路上额外增加一个纽扣电池电路用于在电路掉电的时候能够给模块供电。且此模块为分离的外接模块，与POS机主板是不同的电源供电，所以此方案实现较为困难。 （想将POS机里面的5V电压直接通过）
综合考虑选择方案一为模块的复位电路。

2.2.3：电源滤波电路的选择
因为通过LM1117输出的波形有一定的纹波电压，为了消除纹波电压对电路的影响，需要将这些纹波电压滤除掉。一般来说纹波电压为高频谐波和高频噪声信号，我们所需要的为直流信号，所以采用低通滤波器来滤除杂波。低通滤波器按照组成元件可分为LC，RC型，RC又分为有源和无源RC滤波。
方案一：选择无源RC滤波回路
RC低通滤波器为具有较好的低频特性，截止频率F
F=1/（2πRC)
只要调节R和C的值就可以控制截止频率的大小。但是无源RC滤波器的滤波效果受前后级影响很大，与自身阻抗相比，前级的阻抗要相当小，且后级阻抗相当大才能有较好的滤波效果。
方案二：选择有源RC滤波回路
有源RC滤波回路有输入阻抗大，输出阻抗小的特点，滤波不会受前后级电路影响。然而输出功率较低。不适宜电源滤波。
方案三:选择LC滤波回路
LC滤波回路主要是用于功率输出的滤波。具有较低的等效阻抗。输出功率较大。滤波的截止频率由LC的取值而改变。
综上选择LC低通滤波作为模块的滤波回路。




类型 等效电阻 输出功率 适用场合
LC 小 大 功率输出
无源RC 大 微小 反馈，测试
有源RC 输入大，输出小 小 反馈，测试
表2.1不同低通滤波器的参数比较



















第三章：主要芯片以及接口介绍

3.1主要芯片介绍
3.1.1 C*93040
C*93040为48脚TQFP，芯片支持协V.92, V.90 V.34, V.32bis, V.32 ，V.22bis, V.22. V.21,Bell 212A, Bell 103等modem的传输协议,支持V.17 或者更低的传真协议， V.44, V.42bis, MNP 5 等数据压缩协议和V.42, MNP 2–4纠错协议内部包含一个ARM7的技术管理系统和型号为DSP1600S处理器，数据存取接口和滤波器，主接口可以实现8位的并口数据传输，异步串口I2C总线和SPI总线模式。包含一个脉冲调制的语音话筒接口。

图3.1 c*93040芯片
3.1.2 C*20548
C*20548也被称为SMART DAA 用途是Data Access Arrangement（简称DAA）是计算机与使用公用电话线的调制解调器之间的电子接口，DAA有时也被称为电话线接口电路（或模块）。任何连接到公共交换式电话网络（PSTN）（包括传真机、私人分机交换、机顶盒以及报警系统）的设备都需要使用DAA。在电话线上，DAA将电子设备与更高伏特的设备隔离开来。
芯片的接口参数和功能：











图 3-2 C*25048芯片
①*FRP/*FRN Digital Isolation Barrier 使用这些线来发送接收数据，控制。同样可以用来芯片电源的供应。
I/O口 GPIO[1:0] 通用IO口
②电源
VDDA 模拟电源端口.
VDDD 数字电源端口
VSS 地线
③线接口
TDC/RDC Line Voltage Sense 线电压检测
HS1/HS2 Hookswitch Control. 摘机控制
R*AC ac Impedance Emulation. 交流阻抗控制
R*DC dc Impedance Emulation. 直流阻抗控制
LM Line Modulator. 线调幅
LMS Line Modulator Sense. 线调幅检测
ACM ac Emulation Capacitor. 交流电容仿真
GYC Gyrator RC. RC回路

3.2主要接口介绍

RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低 ……（未完，全文共26479字，当前仅显示4762字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：基于C*93040的有线modem与POS机间通信的模块硬件设计及原理分析》）