引言

在交通路口的紅綠燈控制系統中，需要將各器口車流量、車速等狀態信息時傳到主控室，另外，上位主機隨時可能下發各種道路控制信息。這種遠距離通信常通過 MODEM以點對點的方式進行。常用MODEM通信鏈路的連接方式有兩種。第一種是通過電話以撥號方式完成通信鏈接。采用這種方式，上位主機與各路口機的距離可無限遠，但缺點是每個路口占用1個電話號。由于主機與路口機的通信是頻繁的，若不采用專線電話，則難以保證信息收發的實時性;而采用專線連接，勢必增加系統成本和設備開銷。另一種連接是直接通過調制電纜連接兩臺MODEM，即背靠背連接。背靠背的連接在數據傳輸波特率為9600 baud時，通信距離可以達到10 km，完全能夠滿足中小城市道路控制系統中的通信要求。本系統采用了后一種連接方式。

1、系統硬件設計

系統由兩大部分組成：插在計算機中的上位主機和各路口的下位機。根據通信鏈路的連接方式，89C52為核心組成的上位主機需要通過多臺MODEM實現與各路口機的數據傳輸。系統選用了EXAR公司的UART（通用異步收發器）16C554來擴展單片機異步通信接口。1片16C554可以完成對4臺MODEM的操作。下位路口機也是由89C52組成，對MODEM的操作通過其自身UART及部分P1口線實現。圖1為系統結構框圖。

1.1 MODEM鏈路的連接

系統采用背靠背連接方式，只要用調制電纜直接連接對應MODEM的Line口就實現了鏈路的連接。

1.2 上位主機電路組成

上位機主要完成兩部分工作。一是與計算機交換數據，將車輛檢測數據及當前各路口紅綠燈狀態等信息送計算機顯示，同時接收計算機下發的控制數據。這部分任務通過ISA總線完成，在這里不作敘述。二是控制MODEM與路口機鏈接，完成數據的收發。對MODEM的操作由單片機對16C554編程實現。圖2是上位主機的原理圖。其中62256用于暫存所有路口的收發數據;16C554用于擴展單片機的異步通信接口，實現對4路MODEM的控制;MAX238完成 TTL電平至RS-232的電平轉換;GAL20V8實現擴展外設的譯碼。

16C554 是內部帶有16字節收發FIFO的通用異步收發器，具有獨立的收發控制電路。4路標準的MODEM接口，通過軟件可分別設置允許每一路中斷。波特率、數據幀格式等也都可由軟件編程設置。該芯片可工作在24MHz或14.7464MHz，當時鐘頻率為24MHz時，數據傳輸率可達1.5Mbps;時鐘頻率為 14.746 4MHz時，數據傳輸率達912.6Kbps，完全可以用于高速MODEM的控制中。

1.3 路口機電路組成

以89C52為核心的單片機系統實現了路口機的全部功能：與上位機的通信及車輛信息的處理。系統擴展了1片6264，現MODEM的通信接口由89C52內部的UART及P1口實現。圖3給出了通信接口的電路原理圖。

RS-232標準定義的接口有兩種形式：25針和9針。這里采用了9針連接器。當MODEM工作于全雙工方式時，不需要使用RTS/CTS握手信號。另外，背靠背的連接MODEM沒有接電話機，故無需檢測振鈴信號RI。這樣，9根線中只有連接6根線。

89C52單片機內部有1個全雙工的UART，但沒有對MODEM的控制接口。對MDOEM的控制由P1口實現，它們分別為載波檢測DCD、數據設備就緒DSR、數據終端就緒DTR，這樣共同實現MODEM的鏈接和數據的收發。

2、系統軟件設計

2.1 通信線路的鏈接與掉線的處理

采用背靠背連接方式，首先要解決通信的鏈接問題。由于無振鈴信號觸發自動應答，因此被動一方的MODEM應在開機工作過程中定時地云檢測裁波信號。如果鏈路未通，則采用應答方式摘機，直至鏈接成功。主動方、被動方MDOEM的通信鏈接過程如圖4所示。［page］

根據系統要求，上位主機應能隨時發送命令或接收數據，這樣與上位機連接的MODEM定為主動方。由于上位機與下位機的摘機是異步的，因此，上位機MDOEM 等待載波建立時間要大于下位機MODEM等待載波的建立時間。這里上、下位機等待載波建立時間分別設為2.5min和50s。若上位機定時器的定時時間到而未建立鏈接，則被視為通信有問題，通過計算機反映出鏈接失敗，同時下位機定時摘機時間可設為1min，這樣才能保證線路由于掛機或非正常掉線后能再次接通鏈路。

2.2 16C554的初始化

16C554集成有全部的MODEM控制邏輯，通過對其內部的13個寄存器的讀寫，就可以完成對標準MODEM的操作。

系統上電后需先對16C554進行初始化，包括設置波特率及傳輸數據的幀格式、設置中斷允許位、對FIFO的控制設置等。

INIMODEM：

MOV DPTR，#0F803H ;DPTR指向線控寄

;存器LCR

MOV A，#80H ;設置波特率

MOVX @DPTR，A

ANL DPL，#0F8H

MOV A，#0CH

MOVX @DPTR，A ;送波特率常數：9600baud

INC DPL

CLR A

MOVX @DPTR，A

INC DPL

INC DPL ;DPTR指向線控寄存器LCR

MOV A，#03H

MOVX @DPTR，A ;設置數據幀格式

INC DPL ;指向MODEM控制寄存器

MOV A，#01H

MOVX @DPTR，A ;置設備終端準備就緒

ANL DPL，#0F8H

ORL DPL，#02H ;指向MODEM控制寄存器

;MCR

MOV A，#03H ;置FIFO有效，清接收FIFO

ANL DPL，#0F08H

ORL DPL，#01H ;DPTR指向中斷允許寄存器

;IER

MOV A，#01H

MOVX @DPTR，A;設置接收寄存器中有數則

;中斷

RET

3、結束語

以背靠背方式連接的通信網絡，由于無需任何電話資源，對10km以內的通信連接，不失為較好的選擇。在實際應用中，為保證數據傳輸的實時性，系統在上電初始化后，即可以對線路進行鏈接。正常情況下線路應處于鏈接狀態，這樣才能保證上位機對下位機的及時控制，避免線路重新鏈接帶的延遲。該系統已成功用于交通路口聯網控制。

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