GPS是目前技術(shù)上最成熟且已實(shí)用的一種定位系統(tǒng),，但是在GPS定位系統(tǒng)中，由于其是一個(gè)單向?qū)Ш较到y(tǒng),，他是把星歷數(shù)據(jù)等傳給地面接收機(jī),，可在許多具體應(yīng)用時(shí)，例如在車輛調(diào)度系統(tǒng)中,，一般都需要把利用GPS測得的信息數(shù)據(jù)傳到調(diào)度中心,，由于其系統(tǒng)由一個(gè)基準(zhǔn)站和多個(gè)用戶臺組成，基準(zhǔn)站與用戶臺之間的聯(lián)系,，即由基準(zhǔn)站計(jì)算出的各種校正值發(fā)送到用戶臺,，上邊這一切都需要用到數(shù)據(jù)鏈來完成數(shù)據(jù)的傳輸。其中,，數(shù)據(jù)鏈由調(diào)制解調(diào)器和電臺組成,。在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制解調(diào)器足一個(gè)關(guān)鍵部分,，調(diào)制解調(diào)器(Modem)是將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制,，然后輸入到電臺發(fā)射出去，用戶臺將其接收下來,，并將數(shù)據(jù)解調(diào)后,，送入GPS接收機(jī)進(jìn)行改正。本文介紹了單片機(jī)控制Modem的原理和方法,。

　　1 系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)主要由單片機(jī)和調(diào)制解調(diào)器組成,，單片機(jī)選用P89C58，其作為控制電路的主要部分,，對K224芯片進(jìn)行控制,，并完成各個(gè)芯片的初始化工作，同時(shí)還有對數(shù)據(jù)進(jìn)行交織糾錯(cuò)編碼的功能,。單片機(jī)與K224接口的連接如圖1所示,。

　　整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一部分為主呼結(jié)構(gòu),，另一部分為應(yīng)答結(jié)構(gòu),。圖1只給出了主呼部分。工作時(shí),，先上電復(fù)位,，由P89C58對K224進(jìn)行初始化設(shè)置，并對其自身的串行口進(jìn)行初始化,。

　　整個(gè)系統(tǒng)的工作過程為：從GPS接收機(jī)接收下來數(shù)據(jù)后,，經(jīng)過RS 232接口電路(即由MAX232構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路)，變?yōu)門TL電平,，送至P89C58的RXD端,，P89C58對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組編碼、交錯(cuò)編碼后,，送到P89C58的TXD端輸出,，此輸出信號送到K224的TXD，經(jīng)過調(diào)制后從K224的TXA端輸出調(diào)制信號,。當(dāng)接收機(jī)從RXA處接收到調(diào)制信號后,，經(jīng)過K224處理，解調(diào)后由K224通過RXD端口送至P89C58的RXD接收端,，由P89C58對數(shù)據(jù)進(jìn)行反交織,、解碼處理，此后,，數(shù)據(jù)從單片機(jī)的TXD端口處送出去,，再一次經(jīng)過ICL232的電平轉(zhuǎn)換，以RS232電平送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析,。

　　2 單片機(jī)的初始設(shè)置

　　在本系統(tǒng)中,，由于要用到P89C58對各個(gè)芯片進(jìn)行初始化設(shè)置，并且還要利用其完成數(shù)據(jù)的交織糾錯(cuò)功能,，這就需要用到單片機(jī)的特殊功能寄存器進(jìn)行設(shè)置,，同時(shí)需要利用單片機(jī)內(nèi)部RAM的可位尋址區(qū)來完成交織編碼的功能。對于MCS-51系列的單片機(jī)來說,，其特殊功能寄存器中對串行口進(jìn)行控制的有SCON和PCON,。PCON是電源控制寄存器，其中D7位SMOD為串行口波特率系數(shù)控制位,，如SMOD=1,，則波特率加倍。特殊功能寄存器SCON字節(jié)地址為98H,，且可位尋址,。SCON用來設(shè)定串行口的工作方式、接收發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志,。

　　在串行口的4種工作方式中,，主要用于擴(kuò)展并行輸入輸出口?？紤]到上述參數(shù),，我們設(shè)置單片機(jī)工作于串行方式1，即一幀數(shù)據(jù)格式為：1個(gè)起始位,、8個(gè)數(shù)據(jù)位,、1個(gè)停止位、無奇偶校驗(yàn),。由于單片機(jī)串行口4種工作方式中,，并無2個(gè)停止位的數(shù)據(jù)格式,，我們沒必要為了湊齊2個(gè)停止位而刻意采用方式3，用9位數(shù)據(jù)格式中的一位來代替停止位,。另外,，如節(jié)省下這1個(gè)停止位，由于GPS導(dǎo)航儀輸出的數(shù)據(jù)格式為2個(gè)停止位,，而單片機(jī)工作于方式1,，當(dāng)其接收到1個(gè)停止位時(shí)，就認(rèn)為一幀數(shù)據(jù)已接收完畢,，從而就有了1個(gè)停止位的時(shí)間進(jìn)行別的處理,。對于波特率為2 400 b/s的數(shù)據(jù)來說，碼元寬度為1/2 400=0.42 ms,，對于波特率為1 200 b/s的數(shù)據(jù),，碼元寬度為1/1 200=0.83 ms。在本系統(tǒng)中,，由于采用的是11.059 2 MHz晶振,，其機(jī)器周期近似為1μs。比較后可以看出,，節(jié)省下來的時(shí)間有一定的利用價(jià)值,，從而有更多的時(shí)間去進(jìn)行交織糾錯(cuò)的編碼處理。由于系統(tǒng)工作時(shí)接收數(shù)據(jù)采用的是查詢方式,，也即上電復(fù)位后,，即不停地循環(huán)檢測有無數(shù)據(jù)輸入，直到檢測到有數(shù)據(jù)輸人為止,。這樣,，如有更多的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，則不會(huì)因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)而導(dǎo)致有些數(shù)據(jù)漏檢從而丟失了數(shù)據(jù),。

　　本系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的波特率設(shè)定為1 200 b/s,，2 400 b/s，采用定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器,，T1工作于自動(dòng)裝載方式的工作方式2,，TL1作計(jì)數(shù)用，自動(dòng)重裝的值放在TH1中時(shí),，溢出率可由下式確定：

　　溢出率=計(jì)數(shù)速率/[256-(TH1)]

　　其波特率由下式確定：

　　波特率=(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1溢出率)/(32/2SMOD)

　　其中SMOD為特殊功能寄存器PCON中的第8位特殊位,。3 交織糾錯(cuò)編碼的設(shè)計(jì)

　　糾錯(cuò)編碼是提高數(shù)字傳輸可靠性的一種技術(shù)，是正確傳輸差分GPS改正信號的重要手段,。數(shù)據(jù)在傳輸過程中,，由于傳輸信道內(nèi)部噪聲及其造成的符號間干擾，以及傳輸外界環(huán)境的干擾，常常有突發(fā)性的錯(cuò)誤發(fā)生,。為了提高抗干擾能力,，我們采用交織糾錯(cuò)編碼來將一連串錯(cuò)誤分散到多個(gè)碼字中去，然后再采用能夠糾正較少錯(cuò)誤的碼字進(jìn)行編碼,，這樣就可能糾正有較長錯(cuò)誤的碼字,。例如，給定一個(gè)(n,，k)線性分組碼，我們利用交織可以把長為bλ的單個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤分散到λ個(gè)(n,，k)碼字中去,，從而使每個(gè)(n，k)碼字中只有長度為b的突發(fā)錯(cuò)誤,，這就提高了系統(tǒng)抗干擾的能力,，提高了系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力。

　　MCS-51單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器一般為256 B,，分為128 B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和128 B的特殊功能寄存器,。對于P89C58來說，其可尋址的數(shù)據(jù)存儲空問可擴(kuò)展至上邊的128 B,。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中,，20H～2FH(16個(gè)單元)作為一般工作單元，既可以由CPU按字節(jié)尋址,，也可以按位直接尋址,，進(jìn)行位操作。我們正是利用了其中的20H～27H來構(gòu)成交錯(cuò)編碼空間,?！　⊥ㄟ^8×8個(gè)矩型數(shù)據(jù)單元，循環(huán)按行(列)放置數(shù)據(jù),，然后再循環(huán)按列(行)讀出數(shù)據(jù),，從而達(dá)到數(shù)據(jù)行進(jìn)列出，或者列進(jìn)行出,，這樣完成交錯(cuò)糾錯(cuò)編碼,。在這一過程中，需要注意時(shí)間的配合問題,，數(shù)據(jù)的處理時(shí)問和數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)間要協(xié)調(diào)一致,，否者會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能正常接收。

　　4 調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)

　　K224內(nèi)部共有8個(gè)8 b的寄存器,，對K224的操作是通過對這8個(gè)寄存器進(jìn)行初始設(shè)置,，確定工作狀態(tài)來完成的。

　　2片Modem分別設(shè)置為工作于主呼和應(yīng)答方式、禁止INT(中斷),、經(jīng)擾碼器,、禁止防衛(wèi)音、關(guān)應(yīng)答音發(fā)生器,、關(guān)DTMF,，同時(shí)接收發(fā)送采用同一判決平面，打開自適應(yīng)均衡器,。

　　在Modem正常傳送數(shù)據(jù)之前,，2個(gè)Modem以及Modem與DTE之間，為了確定雙方的速率等問題,，需要進(jìn)行必要的連絡(luò),，這就是所謂的握手。在握手的過程中,，微控制器P89C58必須檢測和確認(rèn)確定的信號來控制握手的過程和Modem的狀態(tài),。微控制器P89C58讀取K224的檢測寄存器的比特位，但是僅僅檢測到某一比特位是預(yù)先的狀態(tài)(1或者0),，就立即采取與該狀態(tài)有關(guān)的動(dòng)作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,。其中的原因有兩個(gè)：第一是在握手過程中，檢測到的信號必須要穩(wěn)定地持續(xù)一段時(shí)間;第二是因?yàn)橛性肼暤母蓴_,，某些比特位可能會(huì)發(fā)生由0到1或由1到0的突變,。因此微控制器需要確認(rèn)檢測寄存器的比特位的狀態(tài)，并且繼續(xù)檢測此信號是否持續(xù)了相應(yīng)的時(shí)間,。

　　為此,，需要設(shè)計(jì)檢測握手序列的方法。本文采用的是增計(jì)數(shù)器的方法,，即將信號應(yīng)持續(xù)的時(shí)間轉(zhuǎn)化為一個(gè)預(yù)置數(shù)值,，然后設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，每檢測到一個(gè)信號便加1,，當(dāng)增到預(yù)置數(shù)值時(shí),，才可認(rèn)為該信號檢測到了。

　　具體計(jì)算方法如下：每個(gè)握手過程所需檢測的信號都有一個(gè)必須持續(xù)的時(shí)間,，而這個(gè)信號到達(dá)接收機(jī)被檢測器檢測到要有一個(gè)延遲,，用該信號的持續(xù)時(shí)間減去延遲時(shí)間，然后再用該信號的抽樣頻率乘以該數(shù)值,，抽樣頻率應(yīng)大于或等于被檢測信號的數(shù)據(jù)率,。上述程序設(shè)置是通過P89C58在系統(tǒng)七電復(fù)位后，對K224進(jìn)行初始化的,。圖2是系統(tǒng)工作的流程圖,。

　　5 結(jié) 語

　　本系統(tǒng)經(jīng)過星研Star51PH單片機(jī)仿真器仿真,，并通過TOP2005編程器編程后，結(jié)果證明系統(tǒng)是可行的,，調(diào)制解調(diào)器接收在1 200 b/s可以完全穩(wěn)定接收發(fā)送,，當(dāng)工作在速率較大時(shí)，長時(shí)間工作數(shù)據(jù)會(huì)不能穩(wěn)定接收,，需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠,。