GPS是目前技術(shù)上最成熟且已實用的一種定位系統(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,，可在許多具體應用時，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)由一個基準站和多個用戶臺組成，基準站與用戶臺之間的聯(lián)系,，即由基準站計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)器足一個關(guān)鍵部分,，調(diào)制解調(diào)器(Modem)是將數(shù)據(jù)進行編碼和調(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接收機進行改正,。本文介紹了單片機控制Modem的原理和方法,。
1 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)主要由單片機和調(diào)制解調(diào)器組成，單片機選用P89C58,，其作為控制電路的主要部分,，對K224芯片進行控制，并完成各個芯片的初始化工作,，同時還有對數(shù)據(jù)進行交織糾錯編碼的功能,。單片機與K224接口的連接如圖1所示。
整個系統(tǒng)分為兩個部分,，一部分為主呼結(jié)構(gòu),，另一部分為應答結(jié)構(gòu)。圖1只給出了主呼部分,。工作時,，先上電復位，由P89C58對K224進行初始化設置,，并對其自身的串行口進行初始化,。
整個系統(tǒng)的工作過程為：從GPS接收機接收下來數(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)進行分組編碼,、交錯編碼后,，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,。當接收機從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)進行反交織,、解碼處理，此后,，數(shù)據(jù)從單片機的TXD端口處送出去,，再一次經(jīng)過ICL232的電平轉(zhuǎn)換，以RS232電平送至計算機進行計算分析,。
2 單片機的初始設置
在本系統(tǒng)中,，由于要用到P89C58對各個芯片進行初始化設置，并且還要利用其完成數(shù)據(jù)的交織糾錯功能,，這就需要用到單片機的特殊功能寄存器進行設置,，同時需要利用單片機內(nèi)部RAM的可位尋址區(qū)來完成交織編碼的功能。對于MCS-51系列的單片機來說,，其特殊功能寄存器中對串行口進行控制的有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用來設定串行口的工作方式、接收發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志,。
在串行口的4種工作方式中,，主要用于擴展并行輸入輸出口?？紤]到上述參數(shù),，我們設置單片機工作于串行方式1，即一幀數(shù)據(jù)格式為：1個起始位,、8個數(shù)據(jù)位,、1個停止位、無奇偶校驗,。由于單片機串行口4種工作方式中,，并無2個停止位的數(shù)據(jù)格式，我們沒必要為了湊齊2個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個停止位，由于GPS導航儀輸出的數(shù)據(jù)格式為2個停止位,，而單片機工作于方式1,，當其接收到1個停止位時，就認為一幀數(shù)據(jù)已接收完畢,，從而就有了1個停止位的時間進行別的處理,。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,，其機器周期近似為1μs。比較后可以看出,，節(jié)省下來的時間有一定的利用價值，從而有更多的時間去進行交織糾錯的編碼處理,。由于系統(tǒng)工作時接收數(shù)據(jù)采用的是查詢方式,，也即上電復位后，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，如有更多的時間進行數(shù)據(jù)處理,，則不會因為處理數(shù)據(jù)而導致有些數(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)的波特率設定為1 200 b/s，2 400 b/s,，采用定時器T1作為波特率發(fā)生器,，T1工作于自動裝載方式的工作方式2，TL1作計數(shù)用,，自動重裝的值放在TH1中時,，溢出率可由下式確定：
溢出率=計數(shù)速率/[256-(TH1)]
其波特率由下式確定：
波特率=(定時/計數(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 交織糾錯編碼的設計
糾錯編碼是提高數(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)性的錯誤發(fā)生。為了提高抗干擾能力,，我們采用交織糾錯編碼來將一連串錯誤分散到多個碼字中去,，然后再采用能夠糾正較少錯誤的碼字進行編碼,，這樣就可能糾正有較長錯誤的碼字。例如,，給定一個(n,，k)線性分組碼，我們利用交織可以把長為bλ的單個突發(fā)錯誤分散到λ個(n,，k)碼字中去,，從而使每個(n，k)碼字中只有長度為b的突發(fā)錯誤,，這就提高了系統(tǒng)抗干擾的能力,，提高了系統(tǒng)的糾錯能力。
MCS-51單片機內(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)存儲空問可擴展至上邊的128 B,。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中,，20H～2FH(16個單元)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,，進行位操作。我們正是利用了其中的20H～27H來構(gòu)成交錯編碼空間,?！ ⊥ㄟ^8×8個矩型數(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),，從而達到數(shù)據(jù)行進列出，或者列進行出,，這樣完成交錯糾錯編碼,。在這一過程中，需要注意時間的配合問題,，數(shù)據(jù)的處理時問和數(shù)據(jù)的發(fā)送時間要協(xié)調(diào)一致,，否者會導致數(shù)據(jù)不能正常接收。
4 調(diào)制解調(diào)器的設計
K224內(nèi)部共有8個8 b的寄存器,，對K224的操作是通過對這8個寄存器進行初始設置,，確定工作狀態(tài)來完成的。
2片Modem分別設置為工作于主呼和應答方式,、禁止INT(中斷),、經(jīng)擾碼器、禁止防衛(wèi)音,、關(guān)應答音發(fā)生器,、關(guān)DTMF,，同時接收發(fā)送采用同一判決平面，打開自適應均衡器,。
在Modem正常傳送數(shù)據(jù)之前,，2個Modem以及Modem與DTE之間，為了確定雙方的速率等問題,，需要進行必要的連絡,，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先的狀態(tài)(1或者0),，就立即采取與該狀態(tài)有關(guān)的動作是遠遠不夠的,。其中的原因有兩個：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)一段時間;第二是因為有噪聲的干擾,，某些比特位可能會發(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)了相應的時間,。
為此,，需要設計檢測握手序列的方法。本文采用的是增計數(shù)器的方法,，即將信號應持續(xù)的時間轉(zhuǎn)化為一個預置數(shù)值，然后設置一個計數(shù)器,，每檢測到一個信號便加1,，當增到預置數(shù)值時，才可認為該信號檢測到了,。
具體計算方法如下：每個握手過程所需檢測的信號都有一個必須持續(xù)的時間,，而這個信號到達接收機被檢測器檢測到要有一個延遲，用該信號的持續(xù)時間減去延遲時間,，然后再用該信號的抽樣頻率乘以該數(shù)值,，抽樣頻率應大于或等于被檢測信號的數(shù)據(jù)率。上述程序設置是通過P89C58在系統(tǒng)七電復位后,，對K224進行初始化的,。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,，當工作在速率較大時,，長時間工作數(shù)據(jù)會不能穩(wěn)定接收,，需要進一步實驗驗證。該系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)簡單,，性能穩(wěn)定可靠,。