用直扩MODEM和GPS实现的网型无线通信系统

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:54:36

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摘要：提出了由直扩MODEM、GPS、通信控制器和DTE终端组成的网络无线通信系统工作原理、组成及实现方法，给出了系统的硬件框图和软件流程图，并介绍了它的一种典型应用。

关键词：GPS接收机直扩MDOEM 网型通信系统

GPS（全球定位系统）是美国国防部为军事目的而建立的，实现陆海空的导航和定位，可以提供两种服务，其一为精密定位服务（PPS），使用P码；其二为标准定位（SPS），使用C/A码。同时，GPS还可以提供精确的秒脉冲信号，结合GPS数据中的时钟信息，实现所需的系统时隙同步。

本文提出的系统正是根据GPS的这一特性，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>利用直扩MODEM和通信控制器，为DTE终端提供无线数据通信功能。系统为每个工作站设置不同的工作时隙，在GPS定时信息的协调下，完成系统内各工作站之间数据的收/发。该系统作为网络无线系统，可广泛应用于军事、交通、商业等领域。

1 系统组成及工作原理

系统由若干工作站组成。根据工作站的多少，划分周期的长短；在一个周期内，又分为若干个时隙，每个工作站分配一个发送时隙。在本系统中，周期为1s，每个时隙50ms，每个工作站利用GPS秒脉冲和数据信息，根据系统设置的发磅时隙完成数据的发送。当一个工作站发送时，其余工作站都处于接收状态，系统组成如图1所示。

每个工作站包括：直扩MODEM、通信控制器、GPS接收机和DTE终端。直扩MODEM采用半双工方式工作，通俗控制器控制它的收/发转换，最高工作速率可达76.8kbps，本系统采用9.6kbps，数据格式为1个起始位、8个数据位、1个停止位、无奇偶校验位。通信控制器负责整个系统的控制工作，它完成三方面的工作：其一是接收GPS的秒脉冲信号和GPS的时间信息，为系统提供时隙定时；其二是与DTE终端进行数据交换；最后实现与直扩MODEM的数据交换。GPS接收机为通信控制提供秒脉冲信号和GPS的时间信息。DTE终端形成欲发送的信息并接收通信控制器送来的其它工作站的信息。无线直扩MODEM为工作站的收发信机，它的收发状态由通信控制器管理。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>工作站的组成框图如图2所示。

本系统每个工作站发送一次的数据量为40字节，MODEM速率9.6kbps。考虑到MODEM的收发转换时间和每个时隙的保护时间，每个时隙大小定为50ms，定义一个周期为1s，系统容量为20个工作站。系统内每个工作站采用相同的PN码，并且每个工作站预先设置一个发送时隙。当系统的工作时隙与工作站的预置时隙相同时，该工作站处于发送状态；而在其他时隙，该工作站一直处于接收状态，接收其它工作站发来的信息。

2 工作站的硬件设计与实现

工作站由直扩MODEM、通信控制器、GPS接收机和DTE终端等四部分组成，图3是其电路连接图。

GPS接收机和DTE数据终端与通信控制器采用RS-232接口，通信控制器使用2片8251。其中，8251（I）将收到的GPS信息送至MCU 89C51（I），89C51（I）通过自身串口将DTE终端的数据发往直扩MODEM，8251（II）接收直扩MDOEM收到的其它工作站的数据，并将其送往本工作站的DTE终端。通信控制器中的工作时隙设置规定了该工作站的发送时隙。两片MAX238实现RS-232与TTL电平转换，其中，秒脉冲为89C51（I）提供时隙定时中断，在系统时间为该工作站发送时隙时，89C51（I）产生中断INT给89C51（II），89C51（II）输出/PTT有效信号，使射频模块完成收/发转换。

直扩MODEM主要由扩频芯片W9310、射频模块W9360、MCU 89C51（II）和直扩MODEM的参数预置等电路组成。该扩频芯片的码长32位，PN由MCU设定，可以全双工或半双工方式工作。它的发射功率分为高低两档，如果达不到想要的传输距离，可外接功放；直扩MODEM可根据系统的作用距离、传输速率及工作方式等灵活设置，89C51（II）除设置直扩MODEM的工作状态外，还接收通信控制器中89C51（I）送来的收发中断INT信号，使射频模块完成收/发转换，建立通信链路。

系统中接收和发送的数据均由DTE终端提供。

GPS的数据中除时间信息外，还包括经度、纠度及速度等其它信息。这里，仅读取它时间信息，结合GPS秒脉冲，实现系统的时隙定时。GPS的数据格式如下：

STX

dddd

……

dddd

ETX

其中，STX：ASCII中的STX字符

id：数据项标识（单个字符）

dddd：数据项内容

it：数据项结构（（CR）或（CR）（LF））

ETX：ASCII中的ETX字符

3 工作站的软件设计与实现

根据系统的工作原理，每个工作站在发送时隙要完成链路建立、RTS请求发送和数据发送三部分，在其它时隙接收其它工作站发送的信息。系统时序如图4所示。
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秒脉冲重复周期1秒钟，每个工作站的发送时间50ms。在每个工作站的发送时隙，该工作站首先让建链/拆链信号产生一个负脉冲，使直扩MODEM由接收状态转为发送状态，并与其它工作站开始建立链路。在链路建立后，通信控制器送/RTS信号，告知直扩MODEM，通信控制器随后将发送DTE的数据，这些数据发往其它工作站。在发送时隙结束时，该工作站要完成二个任务，其一是/RTS由低变高，通信控制器停止该工作站的DTE向外发送数据，第二是建链/拆链信号产生一个负脉冲，使直扩MODEM拆链，该工作站的发送任务结束，直扩MODEM由发送状态转为接收状态，最后留有一点保护时间。至此该工作站的发送工作全部结束，其它工作站开始重复该工作站的发送时序，直到系统内20个工作站在1秒内完全发送一次。下一个秒脉冲到来时，系统重复上一秒内的发送顺序，各工作站根据设置的时隙编号轮流发送。