用MC145026/27實現多機並口線通信

摘要：介紹了一種用三態編解碼晶片MC145026/27實現的基於並口的多機線通信系統的組成原理和實現方法，給出了多臺微型機之間的無線通信問題的解決方案等，闡述了系統的總體組成及通信方法。
關鍵詞：並行接口 無線通信 編碼器 解碼器 MC145026/27

1 引言

在遙測、遙控等領域中，往往使用微機與單片機組成多機通信系統來完成測控任務。其中，常用的方法是使用微機的RS-232C串行接口進行串行數據通信。由於受環境的影響以及RS-232C串行接口電氣性能的限制，加上連接線長、接線麻煩等缺點，其通信的空間範圍總是受到限制，並使人們感到不便。因此，人們想到了無線傳輸。常用的無線傳輸方式有無線短波傳輸和紅外線傳輸，但這兩種方式都有一定的局限性，如短波方式易受外界電磁場的幹擾，線外線傳輸方式不能隔牆傳輸等等，本文將介紹採用最新的無線長波收發模塊T630/T631，以及最新三態編解碼晶片MC145026/MC145027來設計無線數據通信裝置的方法。該裝置具有抗幹擾性能好、穿透性強、傳輸距離遠等特點。由於串行接口傳輸速度慢，信號處理電路複雜，外接模塊困難。因此，本裝置選用並行接口通信，從而使得電路簡單易做、可靠性高。

2 系統組成

如圖1所示，本裝置主要由數據編解碼和發射接收兩大模塊組成。其中，數據編解碼模塊用來完成數據信息的輸入輸出、地址編碼、地址識別以及數據並/串轉換等任務；發射接收模塊是用來完成串行數據的調製發射及接收解調等任務。

2.1 編解碼模塊

編解碼模塊由三態編解晶片MC145026和MC145027組成，此組晶片是摩託羅拉公司生產的用於通信配對使用的最新晶片。編碼晶片MC145026可對9位輸入信息（地址位A1～A5，數據位D6～D9）進行編碼，編碼後每個數據位用兩個脈衝表示：「1」編碼為兩個寬脈衝；「0」編碼為兩個窄脈衝；「開路」編碼為一寬脈衝和一窄脈衝交叉。當TE端輸入脈衝上升沿時，編碼後的數據流開始由D0串行輸出。對於每9位數據信息，可以看作是一個數據字，為了提高通信的安全性，編解碼晶片對每個數據字發送兩次，接收兩次。

MC145027解碼器用於接收MC145026輸出的編碼數據流。當解碼器地址與編碼器地址狀態相併連續收到兩組相同編碼信號時，VT端由低電平跳變為高電平以指示接收有效，同時中斷計算機進行接收。而當接收到的數據流地址位與本機地址設置不同，或是兩次接收的數據不同，或是在四個數據周期內無信號時，VT端變為低電平，此時可認為無信號或認為信號不是發送給本機的。由於對接收到的信息進行地址識別是由MC145027晶片來完成的，因此，對不是發送給本機的信息通常不傳送到並行接口，所以對本機的工作也就不會造成影響。

2.2 發射接收模塊

發射接收模塊由長波數位訊號收發晶片T630及T631組成。此組晶片可用於發射、接收串行數據信號。長小組能夠穿透建築物、機箱、金屬設備等阻隔。其發射功率在mW級，150kHz頻段，所以不會對其它電路產生幹擾。同時，也很難被其它電路幹擾。它的供電電壓範圍為1.5～20V，可由並行接口+5V引腳供電。晶片內部集成了包括天線在內的各種部件，其外部電路及應用接口也十分簡單。

3 通信原理

3.1 對並行接口的利用

微型機CENTRONIC印表機的並行接口包括一個8位數據輸出寄存器、一個8位數據輸入寄存器、一個5位控制輸出寄存器和一個5位狀態輸入寄存器。對該接口數據輸出寄存器進行寫操作可實現8位信息的輸出；而對接口控制寄存器的與操作則可改變輸出控制線的狀態；對接口狀態輸入寄存器的讀操作可得到外設的狀態信息。CENTRONIC並行接口與外設連接時使用8根數據線、4根控制線和5根狀態線。其數據線信號為DATA0～DATA7，控制線信號為「選通」（STROBE）、「初始化」（INIT）、「印表機輸入選擇」（SLCTIN）和「自動進紙」（AUTOFDXT）。其中，在SLCTIN信號為低電平時，表示使用並行接口向印表機傳送數據信息；而當STROBE產生負脈衝信號進，表示選通印表機，這時印表機將接收數據線上的數據信號；INIT信號和AUTOFDXT信號在正常的數據傳輸過程中不被使用，其狀態總保持不變。狀態信號有：「忙」（BUSY）、「出錯」（ERROR）、「缺紙」（PE）、「選擇」（SLCT）和「應答」（ACK）等狀態。由此可知，CENTRONIC並行接口能完成一個8位的數據輸出，一個4位的控制信號輸出和一個5位狀態信號的輸入。這裡，將該並行接口看作一般功能的I/O連接編碼器與解碼器。

3.2 通信方法

在使用編碼器和解碼器實現PC機與單片機的通信時，需要在PC機和單片機上分別配置編碼器和解碼器，以完成數據信號的發送和接收。由於MC145026/MC145027一次能完成4位二進位數據信息的發送或接收，而計算機經常使用以字節為單位的數據，這樣就需要將1個字節分為高半字節和低半字節分2次發送或接收。圖2為其通信原理圖。

圖中編碼器MC145026的地址即是接收機的地址，它可經並行接口由軟體來設置。因此，每個發送機可以有多臺（本裝置使用了4位地址位，因此可有2 4=16個）接收機與之呼應。解碼器MC145027的地址亦是本機的地址，它由硬體元件微型開關組DIP設置。解碼器MC145027的地址決定了本機的通信地址，對於每臺微型機，它是唯一的，因此只能接收含有本機地址的信息。

在微型機與編碼器的接口連線上，可用微型機配置的印表機並行接口數據線的高4位DATA4～DATA7直接與編碼器的D6～D9數據輸入線相連，並用INIT控制線與編碼器數據發送允許腳相連。由於編碼器地址位有5位，而並行接口數據輸出寄存器是8位，因此只能利用4位地址位，本裝置中的編碼器MC145026的A0腳接高電平就是這個道理（解碼器MC145027的A0腳亦應接高電平）。發送數據時，由微型機向並行接口數據輸出寄存器的低4位寫入半個字節的地址信息，然後向高4位寫入半個字節的數據信息，之後再寫控制輸出寄存器，以使得INIT信號為低電平，這樣就完成了4位數據的輸出。

在微型機與解碼器的接口連線上，應使用並行接口的狀態線ACK、ERROR、PE、SLCT分別與解碼器的數據線D6～D9相連，以便由微型機通過狀態線讀取解碼器輸出的數據，並使用狀態線BUSY與解碼器的數據輸出有效引腳VT相連，這樣微型機即可通過讀取的並行接口狀態寄存器中的狀態位BUSY是否為高電平，來檢查解碼器當前接收到的數據是否有效，並得到由解碼器接收的數據。

4 系統主要參數

本系統中制約波特率的模塊主要有編解碼晶片MC145026/MC145027和長波收發模塊T630/T631。長波收發模塊的載波頻率為150kHz，因而不是主要的制約因素。編解碼晶片MC145026/MC145027的最高數據傳輸速率為6400b/s。

編解碼晶片MC145026/MC145027在配合使用時要求兩者的時鐘基本一致，但這種要求並不十分嚴格。其外電阻電容與振蕩頻率關係如表1所列。

表1 外接電阻電容與振蕩器頻率的關係

fosc/kHz	Rtc/kΩ	Rs/kΩ	R1/kΩ	C1	R2/kΩ	C2
262	10	20	10	470	100	910
181	10	20	10	910	100	1800
88.7	10	20	10	2000	100	3900
42.6	10	20	10	3900	100	7500
21.5	10	20	10	8200	100	1510 3
8.53	10	20	10	210 4	200	210 4
1.71	50	100	50	210 4	200	10 5

5 結論

本裝置克服了多機無線通信時相互幹擾的問題，因而通信可靠性較高，可應用於通信系統、報警系統、數據採集系統、LED大屏幕顯示系統、遙控系統等領域。在與微型機的接口方面，本裝置巧妙地利用了微型機印表機的並行接口，因此，非常簡單方便且容易實現。