modem V.22bis 1, ogólna elektronika, Komputer
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
P R O J E K T Y
Modem V.22bis, część 1
AVT−5043
Uøytkownicy komputerÛw
traktuj¹ modemy jako jedne
z†wielu urz¹dzeÒ wejúcia-
wyjúcia, w†jakie jest
wyposaøony ich komputer.
MasowoúÊ produkcji
umoøliwi³a na radykalne
obniøenie cen tych - wbrew
pozorom bardzo
zaawansowanych
konstrukcyjnie urz¹dzeÒ - co
w†powszechnym mniemaniu
zdeprecjonowa³o wartoúÊ
zastosowanych w†nich
rozwi¹zaÒ technicznych.
O†tym, øe s¹ to
interesuj¹ce, a†przy tym
zaawansowane konstrukcyjnie
urz¹dzenia postaramy siÍ
przekonaÊ Was w†artykule.
Klasyczny modem jest urz¹dze-
niem umoøliwiaj¹cym dwukierun-
kowe przesy³anie sygna³Ûw cyfro-
w¹ poprzez analogow¹ i†z†natury
rzeczy w¹skopasmow¹ liniÍ telefo-
niczn¹. Zgodnie z†obowi¹zuj¹cymi
standardami telekomunikacyjnymi
pasmo przenoszenia analogowej li-
nii telefonicznej powinno mieúciÊ
siÍ w†przedziale 300Hz...2,7 lub
3kHz. Wynikaj¹c¹ z†tych za³oøeÒ
zalecan¹ charakterystykÍ czÍstotli-
woúciowo-amplitudow¹ obwodu
wejúciowego modemu zgodn¹ z†za-
leceniem V.22bis pokazano na
rys.
1
. Tak w¹skie pasmo przenoszenia
praktycznie uniemoøliwia przesy-
³anie ìczystychî sygna³Ûw cyfro-
wych, poniewaø ich zbocza uleg-
³yby silnemu zniekszta³ceniu. Tak-
øe transmisja sygna³Ûw kodowa-
nych poziomami logicznymi nie
jest praktycznie moøliwa, a†to ze
wzglÍdu na szereg separatorÛw
sk³adowej sta³ej sygna³Ûw przesy-
³anych liniami telefonicznymi, ktÛ-
re s¹ ulokowane w†telefonicznym
torze transmisyjnym.
MiÍdzy innymi z†tych w³aúnie
powodÛw s¹ stosowane rÛønego
rodzaju ìsztuczkiî umoøliwiaj¹-
ce upakowanie szybkich sygna-
³Ûw cyfrowych w†w¹skopasmo-
wym kanale analogowym. Naj-
prostszym sposobem kodowania
jest przypisanie poziomom lo-
gicznym sygna³Ûw sinusoidal-
nych o†rÛønych czÍstotliwoúciach
(modulacja FSK - Frequency
Shift Keying), co w†praktyce
uniemoøliwia przesy³ania sygna-
³Ûw cyfrowych z†szybkoúci¹
wiÍksz¹ niø 1200bd (
tab. 1
).
Wraz ze wzrostem wymagaÒ
stawianych systemom teletransmi-
syjnym (a zw³aszcza zapewnianej
Podstawowe parametry i właściwości
modemu:
szybkość transmisji: 300/1200/2400,
zgodność ze standardami: Bell 202/202T,
V.22bis, V.22bis, V.22, V.23, V.21, Bell
212A, Bell 103,
Tab. 1. Standardy transmisji danych obsługiwane przez układ Z00215.
Standard
praca w trybie full duplex,
Typ Częstotliwość Szybkość Szybkość Liczba bitów
modu−
wbudowany interpreter poleceń sterujących AT,
nośnej transmisji transmisji zakodowana za
obsługa tablicy krajowej (z poziomu AT lub
programu zapisanego w pamięci EEPROM),
lacji
danych symboli pomocą symbolu
V.22bis 2400
QAM
1200/2400
2400
600
4
obsługa tonowego i impulsowego
wybierania numerów,
V.22bis 1200
DPSK
1200/2400
1200
600
2
transfer danych poprzez złącze RS232 (25−
stykowe),
V.22 1200
DPSK
1200/2400
1200
600
2
V.23 1200/75
FSK
1700/420
1200
1200
1
programowana czułość wejść i poziom
sygnału wyjściowego,
V.21
FSK
1080/1750
300
300
1
samo adaptacja parametrów torów
przesyłowych modemu w zależności od
jakości sygnału.
Bell 212A
DPSK
1200/2400
1200
600
2
Bell 103
FSK
1170/2125
300
300
1
Bell 202/202T 1200/150
FSK
1700/437
1200/150
1200/150
1
14
Elektronika Praktyczna 11/2001
Modem V.22bis
Modem V.22bis
Tab. 2. Zależność pomiędzy
wartościami pierwszych dwóch bitów
w 4−bitowej porcji danych i fazą
przesyłanego sygnału.
Wartość pierwszych Przejścia pomiędzy
dwóch bitów kwadrantami faz
00
1−>2
90
o
2−>3
3−>4
4−>1
01
1−>1
0
o
2−>2
3−>3
4−>4
11
1−>4
270
o
2−>1
3−>2
4−>3
Rys. 1. Typowa charakterystyka częstotliwościowa kanału telefonicznego.
10
1−>3
180
o
2−>4
3−>1
4−>2
przez nie szybkoúci transmisji da-
nych) zaczÍto prowadziÊ prÛby
z†nieco zmodyfikowanymi sposoba-
mi kodowania informacji cyfro-
wych, dziÍki ktÛrym wzrost szyb-
koúci transmisji danych nie powo-
dowa³ poszerzania pasma zajmowa-
nego w†linii telefonicznej. Najpros-
tsz¹ metodÍ zwiÍkszaj¹c¹ przep³yw-
noúÊ kana³u danych opracowa³ ko-
mitet standaryzacyjny ITU-T, w†wy-
niku czego powsta³y zalecenia: V.22
i†nastÍpnie V.22bis. Zalecenia te
opisuj¹ amplitudowo-fazowy spo-
sÛb kodowania par bitÛw, w†wy-
niku czego sygna³ analogowy
o†okreúlonej amplitudzie i†fazie od-
powiada dwÛm kolejnym bitom
przesy³anym przez liniÍ telefonicz-
n¹, jak to pokazano na
rys. 2
.
Przy transmisji V.22bis o†szyb-
koúci 2400bd przesy³ane dane s¹
dzielone bloki sk³adaj¹ce siÍ
z†4†kolejnych przesy³anych bitÛw.
Pierwsze dwa bity okreúlaj¹ po-
³oøenie fazowe przesy³anej czwÛr-
ki i†decyduj¹ o†fazie sygna³u dla
kolejnej pary bitÛw. Zalecane
w†standardzie przejúcia pomiÍdzy
kwadrantami faz przedstawiono
w†
tab. 2
, a†ilustracj¹ jest
rys. 3
.
Jak widaÊ, zarÛwno kodowa-
nie, jak i†dekodowanie sygna³u
przesy³anego zgodnie z†zalecenia-
mi ujÍtymi w†V.22bis wymaga
doúÊ zaawansowanej obrÛbki syg-
na³u analogowego, co w†przypad-
ku realizacji jej za pomoc¹ stan-
dardowych obwodÛw analogowych
powodowa³o znaczn¹ rozbudowÍ
modemu. Powodowa³o to takøe
znaczny wzrost kosztu wykonania
modemu, w†wyniku czego by³o to
urz¹dzenie dostÍpne tylko dla
bogatych przedsiÍbiorstw.
tym m.in.: TDK, Seiko-Epson, CML,
Mitel, a†takøe Connect One i†Zilog),
co umoøliwia zbudowanie uniwer-
salnych modemÛw na (niemal) jed-
nym uk³adzie scalonym.
Podczas dobierania uk³adu do
projektu okaza³o siÍ, øe najbardziej
atrakcyjn¹ w†naszych warunkach
propozycjÍ ma Zilog, ktÛrego uk³ad
oznaczony symbolem Z02215 in-
tegruje w†swoim wnÍtrzu wszyst-
kie elementy w†pe³ni cyfrowego
modemu zgodnego ze standardem
V.22bis i†wiÍkszoúci¹ wczeúniej-
szych, przedstawionych w†tab. 1.
Pomimo wysokiej skali zintegro-
wania funkcjonalnego uk³adu
Z02215 wykonanie na nim mode-
mu s³uø¹cego do przesy³ania da-
nych pomiÍdzy standardowymi
komputerami nie jest zbyt efektyw-
ne. Wynika to zarÛwno ze stosun-
kowo niewielkiej maksymalnej
szybkoúci przesy³ania danych, jak
i†relatywnie wysokiej ceny tak wy-
konanego modemu. Prezentowane
w†artykule urz¹dzenie zosta³o za-
projektowane przede wszystkim
Modem w†scalaku
Poniewaø dawno dowiedziono,
øe praktycznie kaøde urz¹dzenie
elektroniczne moøna scaliÊ i†za-
mkn¹Ê w†krzemowej strukturze, taki
los musia³ spotkaÊ takøe modemy.
Uk³ady scalone realizuj¹ce w†mniej-
szym lub wiÍkszym stopniu tÍ
funkcjÍ opracowa³o kilka firm (w
Rys. 2. Rozmieszczenie w przestrzeni
amplitudowo−fazowej punktów
odpowiadających parom
przesyłanych bitów.
Rys. 3. Przykładowe przejścia pomiędzy kwadrantami dla określonych
sekwencji par bitów.
Elektronika Praktyczna 11/2001
15
Modem V.22bis
Rys. 4. Schemat blokowy układu Z02215.
lenie ìmodem cyfrowyî
oznacza, øe sygna³y: nada-
wany i†odbierany przez
uk³ad s¹ konwertowane z/na
postaÊ cyfrow¹ i†dopiero
wtedy poddawane obrÛbce.
Za generacjÍ i†dekodowanie
sygna³u, a†takøe likwidacjÍ
echa, filtracjÍ itd. odpowia-
da wydajny, sta³oprzecinko-
wy procesor DSP z†pamiÍci¹
programu typu ROM. Pro-
gram steruj¹cy jego prac¹
przygotowa³ producent,
w†zwi¹zku z†czym dla uøyt-
kownika obecnoúÊ DSP jest prak-
tycznie niezauwaøalna. Wbudowa-
ny w†uk³ad Z02215 procesor syg-
na³owy jest sterowany przez zin-
tegrowany w†uk³adzie mikrokont-
roler, ktÛry wykonuje program
z†osobnej pamiÍci programu. Spe³-
nia on m.in. rolÍ inteligentnego
interfejsu szeregowego lub rÛwno-
leg³ego (zapewniaj¹ce komunika-
cjÍ uk³adu z†otoczeniem) oraz do-
datkowego interfejsu wspÛ³pracu-
j¹cego z†zewnÍtrzn¹ pamiÍci¹ EEP-
ROM. S³uøy ona do przechowy-
wania informacji o†charakterysty-
ce amplitudowo-fazowej wejúcio-
wego filtru pasmowoprzepustowe-
go modemu. Zastosowanie takiego
sposobu konfiguracji filtru umoø-
liwia ³atwe dostosowanie para-
metrÛw wejúciowych modemu do
wymagaÒ homologacyjnych
w†praktycznie dowolnym kraju.
Program wpisywany do tej pamiÍ-
ci jest generowany przez bezp³at-
ne programy narzÍdziowe udo-
stÍpnione przez firmÍ Zilog (adres
podajemy na koÒcu artyku³u).
z†myúl¹ o†umoøliwieniu wygodne-
go przetestowania uk³adu Z02215,
ktÛry szczegÛlnie dobrze nadaje
siÍ do stosowania w†rÛønego ro-
dzaju systemach mikroprocesoro-
wych, ktÛre musz¹ siÍ komuniko-
waÊ z†dalszym otoczeniem.
Schemat blokowy uk³adu
Z02215 pokazano na
rys. 4
. Okreú-
Opis uk³adu
Schemat elektryczny uk³adu
pokazano na
rys. 5
(schemat
modemu) i†na
rys. 6
(schemat
obwodu przy³¹czeniowego do linii
telefonicznej). Jest to klasyczna
aplikacja uk³adu Z02215 Stosun-
kowo rozbudowana konstrukcja
modemu wynika z†wykorzystania
praktycznie wszystkich moøliwoú-
ci oferowanych przez uk³ad
Z02215, ³¹cznie z†pods³uchem syg-
Rys. 5. Schemat elektryczny modemu.
16
Elektronika Praktyczna 11/2001
Modem V.22bis
Wszystkie uk³ady modemu s¹
zasilane z†wyjúcia scalonego sta-
bilizatora napiÍcia US2. Za pomo-
c¹ d³awika L3 jest separowane
napiÍcie zasilaj¹ce czÍúÊ analogo-
w¹ od napiÍcia zasilaj¹cego czÍúÊ
cyfrow¹. NapiÍcie podawane na
wejúcie stabilizatora moøe byÊ
sta³e (8..15V) o†dowolnej polary-
zacji lub zmienne, a†to dziÍki
zastosowaniu dwupo³Ûwkowego
mostka prostowniczego M1 oraz
kondensatora filtruj¹cego o†doúÊ
duøej pojemnoúci C13.
Tomasz Jakubik, AVT
Rys. 6. Schemat elektryczny interfejsu linii telefonicznej.
Dodatkowe informacje o†uk³a-
dach Z02215 s¹ dostÍpne w†In-
ternecie pod adresami:
dem/z02215.ppt,
dem/z02215pb.pdf,
dem/z02215ps.pdf,
dem/software/z0221500zco.exe.
na³u z†linii telefonicznej za po-
moc¹ wbudowanego w†modem
wzmacniacza (US5) i†miniaturo-
wego g³oúnika. W³¹czanie i†wy³¹-
czanie pods³uchu, a†takøe regula-
cja g³oúnoúci jest moøliwa za
pomoc¹ komend AT. Klucz tran-
zystorowy Q1 odpowiada za wy-
ciszenie wyjúcia wzmacniacza mo-
cy, a†wtÛrnik Q2 dopasowuje im-
pedancjÍ wyjúciow¹ uk³adu US4
do wejúcia uk³adu US5.
Uk³ady US1 i†US3 spe³niaj¹
rolÍ konwerterÛw napiÍciowych
umoøliwiaj¹cych wspÛ³pracÍ in-
terfejsu szeregowego uk³adu US4
(napiÍcia zgodne z†TTL) ze stan-
dardowymi interfejsami RS232.
Uk³ady te integruj¹ w†swoich
strukturach pompy ³adunkowe, za
pomoc¹ ktÛrych napiÍcie +5V jest
konwertowane do ±12V.
Uk³ad Z02215 wyposaøono
w†wyjúcia sygnalizacji stanu pra-
cy, ktÛre w†prezentowanym urz¹-
dzeniu wykorzystano do sterowa-
nia (za pomoc¹ buforÛw-inwerte-
rÛw US8) diod úwiec¹cych
D7..D12. Dioda D13 sygnalizuje
úwieceniem w³¹czenie zasilania.
Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie
pod adresem:
?pdf/listopad01.htm
oraz na p³ycie
CD-EP11/2001B w katalogu
PCB
.
Elektronika Praktyczna 11/2001
17
[ Pobierz całość w formacie PDF ]