《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > CDMA無線通信技術(shù)在自動授時中的應(yīng)用
CDMA無線通信技術(shù)在自動授時中的應(yīng)用
Icbuy
Icbuy
摘要:   自動授時的常用器件主要有GPS 授時模塊和長波電臺授時模塊2 種。市場上常見的GPS 授時模塊的局限性在于無法在室內(nèi)沒有衛(wèi)星信號的地點(diǎn)使用,而長波電臺授時模塊的不足是成本高、服務(wù)費(fèi)用高。采用CDMA 無線通信技術(shù)作為授時信號源可以很好地解決這些問題,其授時精度與GPS 相差無幾且CDMA 授時服務(wù)免費(fèi),是一種很好的替代方案。
關(guān)鍵詞: GPS|GPRS 授時 CDMA 無線通信
Abstract:
Key words :

  自動授時的常用器件主要有GPS 授時模塊和長波電臺授時模塊2 種。市場上常見的GPS 授時模塊的局限性在于無法在室內(nèi)沒有衛(wèi)星信號的地點(diǎn)使用,而長波電臺授時模塊的不足是成本高、服務(wù)費(fèi)用高。采用CDMA 無線通信技術(shù)作為授時信號源可以很好地解決這些問題,其授時精度與GPS 相差無幾且CDMA 授時服務(wù)免費(fèi),是一種很好的替代方案。

  首先分析了CDMA 授時信號用于單片機(jī)的可行性及其準(zhǔn)確性,同時給出了總體的硬件、軟件設(shè)計(jì)方案。

  通過制作實(shí)物,較好地達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

  1 CDMA 授時信號方法與應(yīng)用

  1.1 CDMA授時信號的接收

  CDMA 無線通信技術(shù)的關(guān)鍵在于精準(zhǔn)的時鐘標(biāo)準(zhǔn),而世界上大多數(shù)精確的授時標(biāo)準(zhǔn)都使用GPS 時鐘進(jìn)行授時。CDMA 基站在獲取GPS 授時信號后將其搭載在CDMA 頻段上發(fā)射出去,這也是CDMA 手機(jī)無時間調(diào)整選項(xiàng)的原因。AnyData 公司的DTGS800 CDMA 模塊是一款用于CDMA 研發(fā)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,可以執(zhí)行AT CDMA 指令。通過使用此模塊即可以實(shí)現(xiàn)CDMA 授時信號的接收。

  1.2 CDMA 模塊與單片機(jī)的通信

  DTGS 800 CDMA 模塊可使用標(biāo)準(zhǔn)的RS 232 電平信號,這樣就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與CDMA 模塊的數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)通過發(fā)出AT + TIME? 指令詢問CDMA 模塊當(dāng)前時間,CDMA 模塊在接收到此信號并且有網(wǎng)絡(luò)信號的情況下就可以返回給單片機(jī)以時間、日期、星期等信息,從而實(shí)現(xiàn)授時信號的獲取。

  其計(jì)時精度經(jīng)過在線實(shí)驗(yàn),與國家天文授時臺提供的北京時間一致,誤差不超過1s/ h。

  1.3 授時信號的分析與應(yīng)用

  CDMA 模塊傳回的時間信號為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼,通過編程很容易實(shí)現(xiàn)信息的分析與處理。單片機(jī)將分析處理后的時間信息授給DS1302 時鐘芯片,DS1302 接收到初始的時間后開始計(jì)時同時將時間實(shí)時地通過串口傳回單片機(jī)以供外部設(shè)備使用。

  2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  2.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

  2. 1. 1 CDMA 授時模塊設(shè)計(jì)

  DTGS 800 CDMA 模塊是AnyData 公司的CDMA模塊中同類型產(chǎn)品中體積最小,速度最快,功能最齊全的模塊,可成功用于本設(shè)計(jì)中。主要特點(diǎn)有: 標(biāo)準(zhǔn)的RS 232C 接口、工作頻段800 MHz、數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)153 kbps、可通過AT 命令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、外部重啟功能等。DTGS 800 CDMA 模塊典型應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 DTGS 800 典型應(yīng)用示意圖

  DTGS 800 CDMA 模塊主要的接口有: 通用異步串行口UART、通用I/O 口GPIO、編解碼器接口CODEC、用戶接口User Interface、PM 接口。詳細(xì)介紹如下:

 ?、偻ㄓ卯惒酱锌赨ART,串行數(shù)據(jù)的通信符合標(biāo)準(zhǔn)RS 232 接口協(xié)議。UART2 除了作為串行口外,還可以做用戶識別模塊(UIM) 卡接口;

  ②通用I/O 口GPIO 可配置成輸入中斷源。此外,一些GPIO 引腳也可用于輸出控制引腳;

 ?、劬幗獯a器接口CODEC。模擬音頻接口電路,可支持會話及音頻放大,用于耳機(jī)輸入,*和輔助音頻輸出;

 ?、躊M 接口具有外部硬件復(fù)位控制和掉電存儲功能。有2 種方式可以重啟模塊。第1 種方法是:發(fā)送AT+ RESET 命令到主處理器; 第2 種方法是:憑借外部硬件復(fù)位。DTGS 800 CDMA 模塊還具有掉電存儲功能。在掉電之前,會發(fā)送掉電信息AT+POWEROFF 命令到CDMA 基站,以使其存儲能力最長可保持12 s;

 ?、萦脩艚涌赨ser Interface 包括5* 6 的鍵盤接口和8 / 16 位并行LCD 顯示接口。

  2. 1. 2 DS1302 計(jì)時模塊設(shè)計(jì)

  DS1302 時鐘芯片是DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時時鐘芯片,附加31 字節(jié)靜態(tài)RAM,采用SPI 三線接口與CPU 進(jìn)行同步通信,并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM 數(shù)據(jù)。實(shí)時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年,一個月小于31 天時可以自動調(diào)整,且具有閏年補(bǔ)償功能。系統(tǒng)的主要計(jì)時功能由此模塊完成,當(dāng)按下人工授時按鍵或系統(tǒng)自動查詢時間后,可以將授時的精確時間信息寫入此芯片中,由此芯片繼續(xù)計(jì)時。與單片機(jī)連接電原理圖如圖2 所示。

圖2 ATmega16 與DS1302 連接電原理圖

  2.2 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)以Atmega16 單片機(jī)最小系統(tǒng)作為處理核心,以DTGS 800 CDMA 模塊作為授時信號源,以DS1302 時鐘芯片作為輔助計(jì)時模塊。

  系統(tǒng)開機(jī)后,單片機(jī)首先查詢CDMA 模塊的信號情況,當(dāng)確認(rèn)CDMA 信號存在后,發(fā)出查詢時間指令并確認(rèn)返回時間信息,接著將獲取得時間信息進(jìn)行分析處理并初始化DS1302 時鐘芯片,最后將時間信息通過串口發(fā)給外部設(shè)備。

  采用ATmega16 作為中央處理器是因?yàn)槠渚哂? 個串口通信端口以滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需要。使用DS1302時鐘芯片作為為系統(tǒng)的主計(jì)時芯片,這樣就可以使DTGS 800 CDMA 模塊處于待機(jī)狀態(tài)從而達(dá)到減小系統(tǒng)的功耗的目的。鍵盤按鍵主要完成系統(tǒng)復(fù)位、人工授時、手動調(diào)整時間等功能。系統(tǒng)組成如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)硬件組成框圖

  3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)開機(jī)后,各模塊進(jìn)行初始化。ATmega16 打開串口向DTGS 800 CDMA 模塊發(fā)出查詢網(wǎng)絡(luò)信號指令“ AT+ CAD?”同時開啟鍵盤按鍵I/O 中斷,當(dāng)查詢返回值為% OK&即網(wǎng)絡(luò)可用時,再發(fā)出時間查詢指令“AT + TIME?”,否則將繼續(xù)查詢網(wǎng)絡(luò)信號情況。

  DTGS 800 CDMA 模塊收到“ AT+ TIME?”查詢指令后向單片機(jī)返回時間信息,單片機(jī)對時間信息進(jìn)行分析處理并將處理后的時間信息通過SPI 通信對DS1302 時鐘芯片進(jìn)行初始化時間設(shè)置,此時系統(tǒng)就以DS1302 時鐘芯片作為系統(tǒng)的主計(jì)時器并由單片機(jī)讀取其時間信息,再由單片機(jī)通過串口將時間信息發(fā)給外部設(shè)備。系統(tǒng)每小時進(jìn)行一次自動授時也可以通過獲取外部中斷進(jìn)行人工授時。

  軟件流程如圖4所示。

圖4 軟件設(shè)計(jì)流程圖

  4 結(jié)束語

  針對傳統(tǒng)的授時源室內(nèi)信號差、成本高等問題,對CDMA 無線通信技術(shù)在自動授時上的應(yīng)用進(jìn)行了研究,采用Atmega16 單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)了自動授時源,并成功運(yùn)用到萬年歷、電子時鐘等系統(tǒng)中,實(shí)踐證明了本設(shè)計(jì)方案合理可行,能滿足一般的計(jì)時系統(tǒng)對時間的精確性和實(shí)時性的要求。該設(shè)計(jì)具有室內(nèi)信號好、自動智能授時、低成本、低功耗等特點(diǎn),有一定的市場競爭力。



 

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。