modem V.22bis 1.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

obsługa tonowego i impulsowego

wybierania numerów,

V.22bis 1200

DPSK

1200/2400

1200

600

transfer danych poprzez złącze RS232 (25−

stykowe),

V.22 1200

DPSK

1200/2400

1200

600

V.23 1200/75

FSK

1700/420

1200

programowana czułość wejść i poziom

sygnału wyjściowego,

V.21

FSK

1080/1750

300

samo adaptacja parametrów torów

przesyłowych modemu w zależności od

jakości sygnału.

Bell 212A

DPSK

1200/2400

1200

600

Bell 103

FSK

1170/2125

300

Bell 202/202T 1200/150

FSK

1700/437

1200/150

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

1−>2

90 o

2−>3

3−>4

4−>1

1−>1

0 o

2−>2

3−>3

4−>4

1−>4

270 o

2−>1

3−>2

4−>3

Rys. 1. Typowa charakterystyka częstotliwościowa kanału telefonicznego.

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

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.

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:

- http://www.zilog.com/docs/mo-

dem/z02215.ppt,

- http://www.zilog.com/docs/mo-

dem/z02215pb.pdf,

- http://www.zilog.com/docs/mo-

dem/z02215ps.pdf,

- http://www.zilog.com/docs/mo-

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: http://www.ep.com.pl/

?pdf/listopad01.htm oraz na p³ycie

CD-EP11/2001B w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 11/2001

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: