FSK信息解碼的電話網(wǎng)數(shù)據(jù)通信
關鍵詞：單片機 電話主叫信息識別 FSK 數(shù)據(jù)通信
電話主叫識別信息發(fā)送及接收（俗稱來電顯示），簡稱CID（Calling Identify Delivery），是電信局向被叫電話用戶提供的一種服務項目，是指在被叫用戶終端設備上顯示主叫電話號碼、主叫用戶姓名、呼叫日期和時間等主叫識別信息并進行存儲，以供用戶查閱的服務項目。被叫用戶根據(jù)顯示的主叫識別信息而決定是否接聽電話，可以避開一些不愿接聽或不友好的電話。利用這個功能可以進行FSK信息解碼的電話網(wǎng)數(shù)據(jù)通信，應用于實際生活中。
1 電話主叫識別原理和傳送協(xié)議
實現(xiàn)電話主叫信息識別業(yè)務的基本方法是，發(fā)端程序交換機將主叫電話號碼等信息通過局間指令系統(tǒng)傳磅給終端交換機，終端交換機再將主叫識別信息以移頻鍵控FSK（Frequency-Shift Keying）或雙音多頻DTMF（DualToneMulti-Frequency）方式，在第一次振鈴或第二次振鈴間隔期前傳送給被叫用戶終端設備。我國的通信行業(yè)標準明確規(guī)定，統(tǒng)一采用FSK方式提供主叫電話來顯示服務。在一次呼叫中，若被叫用戶申請了CID業(yè)務，則電信局的終端交換機就會向該被叫用戶傳送主叫識別信息數(shù)據(jù)。傳送流程與時序如圖1所示。
其中A、B、C、D、E為數(shù)據(jù)傳送時的狀態(tài)持續(xù)時間，各段時間值如表1所列。在數(shù)據(jù)傳送前或傳送過程中，如果用戶摘機，則傳送停止，但呼叫處理正常進行。
表1 CID信號傳送各段時間值
| 符 號 | 時 間 值 |
說 明 |
| tA | 1s | 第一次鈴流信號 |
| tB | 0.5s<tB<1.5s | 第一次振鈴結束與數(shù)據(jù)傳送開始之間的時間間隔 |
| tC | ≤2.9s | 傳送數(shù)據(jù)的時間，包括信道占用信號和標志信號 |
| tD | ≥200ms | 數(shù)據(jù)傳送結束與第二次振鈴開始的時間間隔 |
| tE | 1s | 第二次鈴流信號 |
| tB+C+D | ≤3.6s | 各時段可根據(jù)具體情況確定 |
2 主叫識別信息數(shù)據(jù)格式
FSK主叫識別信息數(shù)據(jù)的傳輸格式有兩種：單數(shù)據(jù)消息格式SDMF（Single Data Message Format）和復合數(shù)據(jù)消息格式MDMF（Multiple Data Message Format）。前者的結構簡單，可容納的信息內(nèi)容較少，如主叫號碼、日期和時間；后者的結構比較復雜，可容納的信息長度較長，除單數(shù)據(jù)格式內(nèi)容以外還可以主叫用戶的姓名等。本文主要介紹FSK主叫信息數(shù)據(jù)格式的接收。
單數(shù)據(jù)消息格式由消息頭和消息體組合，消息頭由消息類型和消息長度組成，它們均為8位字。消息類型的值來識別消息的特征；消息長度指明后面所跟消息字的長度。消息體包括交換機需傳給終端用戶的消息。消息體可容納1～255個8位的消息字。每個字用8位帶校驗位的7位ASCII編碼字符集表示。
一個完事的消息幀由信道占用信號、標志信號、數(shù)據(jù)信息和校驗字組成。信道占用信號和標志信號用來提示電話終端準備接收數(shù)據(jù)；校驗字用來作差錯檢查，如圖2所示。
①信道占用信號。這是發(fā)送主叫信息時要首先發(fā)出的頭標志，由一組300個連續(xù)的“0”和“1”交替地組成。其第一個位為“0”，最后一個位為“1”。在通話狀態(tài)下，此信號不發(fā)送。
②標志信號。在掛機狀態(tài)下，程控交換機向用戶發(fā)送主叫信息時要先發(fā)送的第二個標志信號，由180個標志位（邏輯“1”）組成。在通話狀態(tài)下，此信號不發(fā)送。
③標志位。程控交換機根據(jù)線路使用情況隨機插入的標志位，由0～10個邏輯“1”組成。
④數(shù)據(jù)字。主叫信息，每個數(shù)據(jù)字之前先行一次“0”作起始位，在最后加一位“1”作結束位，每個數(shù)字的最低位先發(fā)送。這樣，實際每個字為10位，即1PXXXXXXX0，其中P為奇偶校驗位。
電話主叫信息數(shù)據(jù)傳送時，信道占用信號首先發(fā)送，后接標志信號，最后連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)字。根據(jù)數(shù)據(jù)傳送情況，間隔地插入一些標志位。一般標志位會加在如下字的傳送之間：
a. 消息類型字與消息長度之間；
b. 消息長度字與第一個參考數(shù)字或消息字之間；
c. 參數(shù)類型字與相應的參數(shù)長度字之間；
d. 參考長度字與第一個參考字之間；
e. 最后一個參數(shù)字與下一個參數(shù)類型字之間；
f. 最后一個參考字或消息字與校驗字之間。
單數(shù)據(jù)消息格式數(shù)據(jù)傳送按消息類型（04H）、消息長度、消息字、月、日、時、分、主叫號碼（或“O”或“P”）的順序排列組成消息進行傳送。所有的消息字和參數(shù)字都有奇數(shù)偶校驗位，采用奇偶校驗的方式傳送。
3 電話FSK信息通信電路設計
本文以FSK信息解調器SM8220P芯片與單片機及外電路接口為例，介紹FSK信息的通信接收方法。SM8220P解調器是日本NPC公司生產(chǎn)的雙列直插、低功耗CMOS集成電路FSK解調芯片，其解調器的引腳功能如表2所列。
表2 SM8220P引腳功能
| 符 號 | 引 腳 |
功 能 |
| TIP-RING | 1,2 | 電話信號輸入端。信號輸入必須隔直流 |
| AGND | 3 | 模擬地，要通過一個電容接地 |
| RDIN | 4 | 振鈴檢測輸入。要把振鈴信號經(jīng)衰減后連接到此引腳 |
| RDRC | 5 | 振鈴檢測RC延時電路，低電平有效 |
| RDET | 6 | 振鈴檢測輸出，內(nèi)部接施密特觸發(fā)電路。當為低電平時，表明檢測到振鈴信號輸入；不用時應接地 |
| PWDN | 7 | 掉電控制，平時應保持為低電平。若為高電平，進入掉電工作模式，COSCOUT、CDET和DOUT自動被設置成高電平，AGND、FOUT被設置成高阻抗狀態(tài) |
| GND | 8 | 器件地 |
| OSCIN/CLKIN | 9 | 振蕩放大器輸入，外部振蕩放入器信號經(jīng)此引腳輸入 |
| OSCOUT | 10 | 振蕩放大器輸出，使用外部振蕩信號時必須開路 |
| CDET | 11 | 載波檢測輸出端，低電平有效。為低電平時，表明此時有FSK載波信號輸入 |
| NC | 12 | 空腳 |
| DOUT | 13 | 數(shù)據(jù)輸出，平時為高電平。當CDET=0時，表明此時電話經(jīng)上有一個有效的FSK信號輸入，經(jīng)解調后由該腳輸出 |
| DMIN | 14 | 解調器輸入端 |
| FOUT | 15 | FSK帶通濾波器輸出端，通過一個電容耦合連接到DMIN |
| VDD | 16 | 電源正極（3～5.5V) |
SM8220P遵循Bell 202和ITU-T V.23協(xié)議標準，以連續(xù)二進制脈沖頻移鍵控信號的方式傳輸，傳輸速率為1200bps。支持FSK號碼顯示和姓名顯示等多種功能；芯片內(nèi)部包含電源掉電檢測電路、振鈴檢測電路和載波檢測電路；信號輸入檢測靈敏度高，電源工作電壓較寬（3～5.5V），是進行電話FSK信息解碼通信的較好的集成芯片。
為實現(xiàn)電話FSK信息的接收，采用P87LPC764單片機控制SM8220P電路，以完成電話FSK信息解碼通信的工作。電話FK信息通信具體電路如圖3所示。
從圖3中可知，對于從電話線上傳輸來的FSK信號，信號傳送在第一次振鈴和第二次振鈴之間。振鈴信號經(jīng)過整流、分壓，加到TIL113光電耦合器件的發(fā)射管上，使發(fā)射管有電流通過而發(fā)光，照射到光敏三極管的基極，臻使光敏三極管飽和導通。在R6上得到大于1V的脈沖信號，輸入到單片機外部中斷0，喚醒單片機準備接收。0.5s后FSK信號經(jīng)過C3、C4、R1、C2的隔直和衰減，輸入到FSK接收器SM8220P的差分輸入端TIP和RING腳，將FSK信號讀取解調后從DOUT腳輸出ASCII碼的串行序列，由P87LPC764單片機接收處理，提取出相應的電話FSK信息，發(fā)到多功能LED顯示模塊MAX7219驅動數(shù)碼顯示和24C64保存。
4 FSK信息接收通信軟件設計
單片機對SM8220P輸出的ASCII碼串行序列的識別過程，由接收和數(shù)據(jù)整合兩部分組成。由于FSK信號波特率為1200bps，每發(fā)1位的時間是833us，因此，可以設定定時器每833us接收1位，每10位提取出1個數(shù)字。如此反復循環(huán)，直到接收完全FSK信息。當有電話來時，在第一聲振鈴后，單片機開始準備檢測接收信號，SM8220P開始接收300個由0、1組成的頻率為1200Hz的信道占用信號和180個“1”標志信號，緊接著接收主叫號碼和時間。每收到1個數(shù)字，SM8220P都把它變換成10位（1PXXXXXXXX0）的串行序列，由13腳輸出傳送給P87LPC764單片機，P87LPC764經(jīng)過精確的定時編程將其檢測整合出相應的FSK號碼、時間等數(shù)據(jù)，完成FSK信息解碼、接收通信、接收到的電話號碼可以保存在24C64串行E2PROM中，也可以輸出到LCD上顯示。SM8220P的11腳用來提示電話線上是否有新的FSK信息的輸入。若有新的FSK信息輸入，此引腳將產(chǎn)生低電平。單片機接收FSK主叫信息可以采用定時中斷方式，也可以采用延時查詢的辦法進行。電話FSK信息接收通信程序流程如圖4所示。
結語
近幾年來，我國電信網(wǎng)絡基礎建設發(fā)展很快，電話普及率逐年提高。通過調查顯示，用戶迫切需要利用電話來傳遞更多的信息。利用SM8220P與單片機的結合，可以很方便地實現(xiàn)電話FSK信息的解碼、接收通信，實現(xiàn)用電話網(wǎng)進行用戶遠程自動抄表等功能。
注：調試通過的FSK信息的解碼、接收通信的匯編程序見網(wǎng)站www.dpj.com.cn。
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