基于CX88168、CX20463和CX20437芯片实现高速MODEM的设计方案


原标题:基于CX88168、CX20463和CX20437芯片实现高速MODEM的设计方案
基于CX88168、CX20463和CX20437芯片实现高速MODEM的设计方案
引言
在数字通信领域,高速MODEM(调制解调器)的设计和应用具有重要意义。随着网络技术的不断发展,对数据传输速度和稳定性的要求越来越高。基于V.90标准的高速MODEM以其高效、稳定的特点,成为了现代通信系统中的关键组成部分。本文详细阐述了基于CX88168、CX20463和CX20437芯片实现高速MODEM的设计方案,包括主控芯片的型号、功能及其在设计中的作用。
主控芯片型号及其功能
CX88168单片调制解调芯片
CX88168是Rockwell公司(由CONEXANT公司生产)推出的一款高性能单片调制解调芯片,采用128pin的TQFP封装。该芯片内部集成了微控制器(MCU)、数据泵(MDP)、256K字节ROM、32K字节RAM以及与DAA(数据访问设备)的接口电路。CX88168支持ITU-T V.90、K56flex、V.34、V.32bis、V.22、V.21等多种协议标准,能够实现高速、稳定的数字通信。
在设计中的作用:
数据处理与调制解调:CX88168负责数字信号的调制与解调,将数字信号转换为适合电话线路传输的模拟信号,以及将接收到的模拟信号解调回数字信号。
协议支持:支持多种国际标准的协议,确保与不同网络设备的兼容性和通信的可靠性。
扩展存储:可根据需要外接EEPROM、ROM/flash ROM和RAM,以存储用户设置和程序数据。
CX20463线路接口芯片
CX20463是Rockwell公司推出的一款线路接口芯片,用以提供与外围电话电路的模拟接口。该芯片具有增益控制、振铃检测、数/模转换等功能,并在摘机状态下为电话线路提供600Ω的负载。
在设计中的作用:
模拟接口:CX20463作为DAA(数据访问设备)的接口芯片,实现了MODEM与电话线路之间的模拟信号传输。
信号处理:对输入/输出信号进行增益控制、振铃检测等处理,确保信号的稳定性和可靠性。
电气隔离:通过数字隔离变压器与数字部分隔离,避免电气干扰,保护调制解调芯片。
CX20437语音编解码芯片
CX20437是CONEXANT公司设计生产的一款语音编解码芯片,内部集成了A/D、D/A及语音编解码电路,使MODEM具备语音处理功能。
在设计中的作用:
语音编解码:将模拟语音信号转换为数字信号进行传输,或将接收到的数字语音信号解码为模拟信号,实现语音通信。
语音通话:支持全双工语音通话模式,提升用户体验。
设计方案
系统架构
基于CX88168、CX20463和CX20437芯片的高速MODEM系统总体可分为三个部分:数字部分、DAA模拟线路接口部分和语音模拟部分。
数字部分:主要完成AT命令的解释和处理、数字信号的调制和解调,以及一些其他数字信号的处理。该部分以CX88168为核心,通过微控制器(MCU)控制数据泵(MDP)实现数据的调制与解调。
DAA模拟线路接口部分:主要提供与电话网的模拟接口,通过CX20463芯片实现。该部分与数字部分通过数字隔离变压器隔离,避免电气干扰。CX20463及其外围接口分立元件完成输入/输出信号的增益控制、振铃检测、数/模转换等功能。
语音模拟部分:主要是话筒及麦克风的接口电路,通过CX20437语音编解码芯片实现语音信号的编解码功能。
工作原理
基于V.90标准的高速MODEM采用不对称通信模式,即下行速率可达56kb/s,而上行速率保持在33.6kb/s。这种设计突破了传统的对称通信模式,提高了数据传输效率。
下行方向:ISP点的数字V.90 MODEM通过数字专线与局间高速数字线路相连,下行数字数据无需进行A律A/D转换,直接通过数字复接设备进入数字交换网。到达交换局后,经过一次A律D/A转换和脉冲形成滤波,PCM码被转换成相应的离散电压,并通过电话线送到客户端V.90模拟MODEM上。客户端MODEM将接收到的模拟信号进行解调,恢复出原始的数字数据。
上行方向:在客户端,用户发送的数据首先通过CX88168进行调制,转换为适合电话线路传输的模拟信号。这些模拟信号通过CX20463接口芯片发送至电话线路,并传输到ISP点的MODEM。在ISP端,模拟信号被解调回数字数据,随后通过数字网络进行传输。
关键技术实现
调制解调技术:CX88168内部集成的数据泵(MDP)负责实现V.90标准的调制解调算法。在调制过程中,MDP将数字数据按照V.90标准规定的格式进行编码,并转换成模拟信号。在解调过程中,MDP对接收到的模拟信号进行滤波、同步、解码等处理,恢复出原始的数字数据。
协议处理:CX88168内置的MCU负责处理AT命令,并根据命令执行相应的操作。同时,MCU还负责监控MODEM的工作状态,如线路状态、信号质量等,并根据需要进行调整。
语音编解码:CX20437芯片负责语音信号的编解码处理。在通话过程中,麦克风采集的模拟语音信号经过CX20437编码后转换为数字信号,并通过数字部分进行传输。接收到的数字语音信号则经过CX20437解码后还原为模拟信号,通过扬声器播放。
电气隔离与保护:为了避免电气干扰和保护调制解调芯片,CX20463与数字部分之间通过数字隔离变压器进行隔离。此外,系统还配备了过电压保护、过电流保护等电路,确保MODEM在恶劣环境下的稳定运行。
系统测试与优化
在设计完成后,需要对整个MODEM系统进行全面的测试和优化。测试内容包括但不限于:
性能测试:测试MODEM在不同传输速率下的数据传输效率、误码率等性能指标。
兼容性测试:测试MODEM与不同品牌、不同型号的电话线路和ISP设备的兼容性。
稳定性测试:在长时间连续工作的情况下,测试MODEM的稳定性和可靠性。
根据测试结果,对系统进行必要的优化和调整,以提高MODEM的性能和稳定性。
结论
基于CX88168、CX20463和CX20437芯片实现的高速MODEM设计方案,充分利用了各芯片的功能优势,实现了高效、稳定的数据传输和语音通信。通过合理的系统架构和关键技术实现,该MODEM能够满足现代通信网络对高速、稳定通信的需求。同时,通过全面的测试和优化,确保了MODEM的性能和稳定性达到设计要求。这一设计方案为高速MODEM的研制和应用提供了有益的参考和借鉴。
责任编辑:David
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