一种小区远程控制的实现方案

0 引 言
    随着社会的高速发展，工业领域内各种控制设备自动化程度越来越高，使用范围也越来越广，这就使得很多自动化相关的技术也渗透到了老百姓的日常生活，通过有线网络实现对设备的远程操作，将极大地提高工作效率，降低人力成本，因此各种网络化的需求越来越高。众所周知，在构建一个小区远程控制网络时，其实现方案有两种：当终端距离较近时采用以太网传输；当距离较远时，采用光纤或调制解调传输。由于采用以太阿和光纤传输在线路的中继和铺设成本，以及对现有电器设备要求较高，对小区远程控制这种数据量不太大、实时性较高的需求，以太网和光纤传输并不是最优的解决方案。采用调制解调方案，从调制解调的底层协议栈开始开发是很复杂的，而使用目前市面上功能相对单一的通用调制解调产品构建专用网络的时候，又会增加网络的复杂程度，且不提供用户编程接口，给集中式管理和维护造成不必要的麻烦。本文将介绍一种介于上述两种方案之间的小区远程控制网络实现方案，有完善稳定的V．32bis协议栈，是一种低成本、高性能、易开发、适应性强的控制实现方案。

1 基于高性能调制解调芯片CMX869的硬件设计方案
    本方案采用CML公司的CMX869调制解调芯片作为核心器件，它的主要特点有：
    传输速度快普通调制解调芯片也可以用于网络控制，但是其调制方式和传输速度制约了使用范围。CMX869采用C-Bus串口总线和全双工QAM(正交幅度调制)调制方式，并向下兼容FSK(频移键控)，串口总线时钟频率最高可达5 MHz，调制传输速率最高可达28．8 Kb／s。
    传输性能好兼容程控交换网络，提供带回波抵消的2／4线传输接口，发送电路信号强度为0．5 dBm，接收电路接收灵敏度可达-30 dBm，在使用典型超5类双绞线无中继情况下，传输距离大于4 km。同时可自动检测线路质量并实时调整，适宜远距传输。
    资源丰富 通过C-BUS串口总线可访问多个命令和状态可读写寄存器资源，并提供完善稳定的V．32bis协议栈，调用方便。
    低功耗采用3．3 V低压工作模式，通过编程可自动中断已建立的空闲连接，处于省电工作模式时消耗极低的电流，当串口接收到数据时，可自动返回到正常工作模式，有选择的建立连接，适用于低功耗要求的应用。环境适应性好 CMX869的存储温度在-55～+125℃之间，工作温度在-40～+85℃之间，适宜严寒和酷热环境的室外工作。
    方案实现原理和核心电路如图1，图2所示，主要完成控制数字信号和传输模拟信号的选通与转换。管理终端通过接口扩展单元对业务进行选通使能，由控制单元MCU把控制命令通过CMX869调制后，送往远端CMX869解调，待远端控制单元采集到需求的业务数据后，再通过原路径把数据送回到管理终端。

2 软件实现流程
    本方案的另一个特点是软件开发简单，因为CMX869对外提供了丰富的命令和状态可读写寄存器资源，以及完善稳定的V．32bis协议栈，开发人员只需在控制单元的89X51系列单片机上进行汇编语言或C语言编程，通过调用构造的函数对各寄存器的设置和读写，就可以完成对CMX869状态的控制和数据的收发，缩短了软件开发和调试的周期。
    由于CMX869功能和协议封装相对独立，开发人员只需要熟悉其特定寄存器的读写和单片机CX51程序编写就可以实现网络互连。本方案的软件主要包括管理终端软件和远端控制软件，实现从管理终端控制单元串口，把业务查询指令发送到CMX869接口，经过调制解调，将数据转发到远端控制单元串口，再由远端控制单元把采集到的数据经原路径回传到管理终端控制单元串口。串口使用的波特率是115．2 Kb／s，传输协议采用V．32bis协议。图3是软件实现流程图。

    本方案中实现功能用到的主要函数如下：
    (1)IinitCMX869函数
    Return=IinitCMX869(Mode，Speed)
    用途：对CMX869进行初始化。

    (2)Read16Data函数
    ReceiveData=Read16Data(Address)；
    用途：从特定寄存器中读出数据。

    (3)Write16Data函数
    CommOrData=Write16Data(Address，Data)；
    用途：向特定寄存器中写入数据。

    (4)CMX869Coding函数
    ReturnTxCode=CMX869Coding()；
    用途：将从CMX869串口接收到的数据调制编码向远端发送。

    (5)CMX869Decode函数
    ReturnRxCode=CMX869Decode()；
    用途：对CMX869接收的调制信号进行解调。

3 仿真测试平台及结果
    将本方案的模块按图4所示搭建仿真测试平台，通过计算机串口数据测试工具和模拟终端管理软件(Vis-ual Basic语言编写)收发并比对数据包完成仿真测试。CMX869测试板串口速率为115．2 Kb／s，调制解调速率为28．8 Kb／s，计算机串口1和串口2波特率均配置为为115．2 Kb／s。图5为模拟终端管理软件测试结果。串口数据测试工具测试结果见表1。

4 结 语
    基于本方案设计的CMX869调制解调模块已经在工程中使用，其优异的数传和控制性能已得到验证，并且能够适应工业使用的苛刻环境。本方案实现简单，适用于对成本要求低、气候条件恶劣、远端无人值守、且传输数据量不太大和实时性较高的应用，如保密系统专线、远程控制管理、远程仪表读取、环境气象数据采集、POS终端、电话线数据传输及家庭安防等。