基于CMX865的智能交易终端设计

      1 前言

　文中介绍了一种基于电话线调制解调器与嵌入式微处理器的智能交易终端的实现方式。与传统的单片机实现方式相比，高性能的嵌入式微处理器可以支持更为复杂的扩展应用;基于嵌入式操作系统的软件平台设计使得用户交互界面更加友好，可扩展性更强;专用的调制解调芯片保证了系统通讯的可靠性与稳定性。

　　2系统硬件设计

　　整个智能交易终端由嵌入式微处理器SEP3203F50、存储系统、CMX865通讯模块、串口通讯模块、IC卡数据存取模块、打印模块、LCD显示模块、键盘等组成。系统中采用的SEP3203F50是一款面向移动终端应用的低成本16/32位RISC微控制器。SEP3203F50内嵌ARM7TDMI内核，整个芯片可以运行在75 MHz。该芯片提供了丰富的外设、低功耗管理和低成本的外存配置，因此非常适用于智能交易终端的应用。

　　终端以电话线作为远程通讯的信号载体，利用传统的PSTN网络接入智能交易系统的电信服务平台，不同地区的电信服务平台可能采用不同的平台交互协议。文中以苏州电信为例，采用中兴公司制定的ICEP V2.01智能电子交易协议。终端实现采用基于菜单交互模式，定义下行、上行信号均采用半双工频移键控(FSK)调制方式。逻辑I/()频率：1 200 Hz±1%或2 200 Hz±l%;传输速率：l 200 b/s±l%;数据传送方式：二进制异步串行方式。终端与平台交互时首先通过C2MX865发送双音混频(DT-MF)信号与电信端服务器建立拨号连接，连接建立后终端开始与服务器进行FSK数据交互。服务器端发送的数据首先暂存到SDRAM，然后在ICEP V2.01协议规范下解析数据，最终在LCD屏上显示交互菜单。终端用户通过键盘按键的方式在交互菜单中选择交易类型，完成交易后，打印模块打印交易信息，例如用户选择购买的电话充值卡等。IC卡用于存储用户的接入ID号以及接入密码，服务器端以此来判断接入用户的合法性。鉴于电信服务器端服务的更新与变动，终端系统软件需要定期进行升级更新，系统采用标准RS 232串口实现此功能。整个系统硬件结构框图如图1所示。作为智能交易终端，通讯模块的实现是系统实现的重点。

　　

 

　　2.1 CMX865通讯模块

　　该模块分为2部分：第一部分为电话线接口电路DAA，主要为模拟摘挂机电路以及防雷击电路;第二部分为CMX865调制解调器及其外围电路，包括振铃检测电路以及信号调理电路。

　　2.1.1 电话线接口电路DAA

　　MCU控制GPIO口产生摘挂机命令，通过模拟摘挂机电路向交换机发出模拟摘挂机信号，交换机响应摘挂机信号后便可完成电话线路的接通与关闭。一般直拨电话线路空载电压为48 V，摘机后直流回路接通，这时电压降为7～10 V。根据国家相关标准规定：不论任何电话机，摘机状态的直流电阻应小于300 Ω，有"R"键的电子电话机的摘机状态直流电阻应小于350 Ω;挂机状态下的漏电流小于5μA。以此为依据计算摘机状态下回路电流应大于30 mA方能保证稳定摘机。如图2所示。三极管T1，T2构成达林顿电路提供回路电流，T3，T4采用电压负反馈给Tl，T2提供稳定工作电压。MCU通过GPl0口控制光耦PC817实现回路开关功能。调节电阻R11～R14可以调节达林顿电路的等效集电极电压从而实现对输出电流(即回路电流)的控制，达到调节终端等效直流电阻的作用。电路中必须注意的是：摘挂机电路的公共地为模拟信号地，光耦一端的公共地为数字信号地。电路实现时要对这2类公共接地端进行隔离处理，以防止接地环路问题对信号的干扰。系统硬件设计时，采取了模拟部分与数字部分隔离布局的做法，所有的模拟地与数字地分开单独布局，最后通过电感把两类公共接地端串接。整个通讯模块中，模拟摘挂机电路决定的终端直流电阻会影响产品的众多参数，例如双音频拨号、稳定回损和回声回损等指标。因此模拟摘挂机电路的调试是通讯电路调试的一项重点。

　　

 

　　在实际应用中，由于终端工作在PSTN网络，为避免自然情况下雷击导致的大电流对终端的影响必须添加防雷击电路。防雷击电路结构相对简单且目前应用已经成熟，限于篇幅在此不做讨论。

　　2.1.2 C2MX865调制解调器

　　CMX865是系统通讯部分的核心器件，是CML公司近年推出的一款低功耗调制解调芯片。支持多种协议，最高通讯速率为1 200 b/s，对应协议为BELL202和V.23，调制方式为FSK。CMX865通过C-BUS总线接口与SEP3203F50进行通讯。C-BUS总线由类似SPI的同步串口、中断信号线、片选线组成。CMX865调制解调器外围电路主要由振铃检测电路、接收发送端信号调理电路、以及C-BUS接口电路组成。如图3所示。

　　

 

　　终端在线交易采取主动发起的方式，振铃检测电路实际并未起动，系统中保留此电路用于今后的功能扩展。接收发送端信号调理电路是整个CMX865外围电路的重点，也是终端通讯模块调试的一项重点。如图4所示，给出了CMX865芯片RX，TX端的等效电路。

　　

 

　　电路中变压器采用M97060音频隔离耦合变压器，用于实现信号的耦合输入/输出以及消除影响CMX865数据采集精度的共模噪声和接地环路问题干扰。在发送端信号调理电路方面，应当调节电阻R2，R3使变压器两端阻抗匹配，以消除回波干扰。CMX865的接收灵敏度在一定程度上是硬件可调的。参考其内部结构框图(具体见datasheet)可以知道，RXAFB为CMX865输入信号的数据采集端，调节R7，C7以调节图4中运算放大器的负反馈参数能在一定程度上起到对输入信号放大倍数的调节。需要注意的是提高放大倍数的同时噪音干扰也被放大，甚至由于运放输出幅度的限制而使放大后的信号失真。 3软件构架整个系统软件构架较为复杂，采用ASIC OSⅡ操作系统运行在SEP3203F'50处理器上。系统软件可分为：上层应用主程序、LCD驱动程序、键盘驱动程序、打印模块驱动程序、串口通讯程序、CMX865驱动程序。CMX865驱动程序是系统软件的重点，下面介绍其实现方式。

　　CMX865驱动程序由FSK发送子程序、FSK接收子程序、DTMI=、发送子程序、DTMF接收子程序、中断处理子程序组成。CMX865包含一组8位字节深度的RX，TX数据寄存器。RX，TX数据寄存器准备就绪时产生中断，请求数据的读取或写入。因此对于FSK发送与接收、DT-MF接收这些实现时必须读写RX，TX数据寄存器的子程序，其功能实现的主体部分在于中断处理子程序。而DT-MF数据的发送则通过配置模式寄存器直接实现。如图5，图6所示。

　　

 

　　

 

　　4结 语

　　目前，基于CMX865调制解调器与SEP3203F150的智能交易终端已经通过了包括挂机漏电流、摘机阻抗、双音频拨号、直流电阻、安全性要求、抗雷击试验、环境适应性等相关测试。系统运行稳定可靠，已经实现了商业化。