Modem za prenos podataka – 2400 b/s

Modem za prenos Modem za prenos podataka – 2400 b/spodataka – 2400 b/s

MIKROPROCESORSKI SISTEMI Modem za prenos podataka 2400 b/s 1/54 novembar 2003.

Uvod

• Prenos signala podatka kroz telefonski kanal• Karakteristike signala:

– Spektralna gustina je na niskim učestanostima– Teorijski beskonačno širok spektar

• Karakteristike kanala:– Filtar propusnik konačnog opsega niskih učestanost (ali ne i najnižih)

• MOdulator DEModulator


Modulacija• Diferencijalna fazna modulacija (Differential Phase Shift Keying) Na brzinama od 2400 b/s do 4800 b/s• Četvoronivoska diferencijalna fazna modulacija (Quaternary Differential Phase Shift Keying) optimalni balans osetljivosti na šum i količine prenete informacije• Posmatraju se dva susedna bita tj. Dibit• U zavisnosti od vrednosti dibita u linijski signal se unosi fazni pomak po sledećoj modulacionoj šemi:

Dibit dP(°)

00 0

01 +90

11 +180

10 +270


Četvoronivoski diferencijalno fazni modulisani signal sa skokovitim promenama faze na granicama dibitnih intervala

fB=1/TB=2400 b/s

fD=1/TD=1200 b/s

Učestanost bita

Učestanost dibita


• Delimično preklapanje susednih dibitnih simbola• Dibitni simbol podrazumeva modulisani dibit• Analitički izraz za dibitne simbole:

• Konstante b i c definišu širinu intervala u kome se susedni simboli preklapaju• Period anvelope signala TE=1/fE• TE=2TD=4TB• Кružna učestanost nosioca ωC=2πfC


Četvoronivoski diferencijalno fazni modulisani signal sa dibitnom anvelopom oblika dignutog kosinusa kod koga se susedni dibitni

simboli preklapaju

• Do preklapanja susednih oblasti dolazi u 50% vremena


Normalizovana spektralna gustina snage četvoronivoskog diferencijalno fazno modulisanog signala sa dibitnom anvelopom oblika dignutog kosinusa i

kontinualnim promenama faze na granicama dibitnih intervala

• 99% snage linijskog spektra nalazi se izmedju 800Hz i 2800 Hz


Postupak formiranja linijskog signala

• Modulisanje susednih dibita u razlicitim kanalima (K1, K2)• Sabiranje signala(K1+K2)


• Učestanost anvelope je 600Hz• Teorema o odmeravanju (Sampling Theorem) - signal sa spektrom ispod 2800 Hz jednoznačno se predstavlja pomoću

odmeraka od 5600 Hz• Teorijski je dovoljno 2,3 odmeraka po jednom bit-intervalu• Koriste se četiri odmerka po jednom bit-intervalu odnosno 16 odmeraka po periodi anvelope kanalnih signala• Noseća učestanost 1800 Hz po CCITT preporukama

• Bilo koje stanje u jednom kanalu se može predstaviti pomoću – četiri skupa sa po 16 odmeraka


Predajnik

Oblast u ROM memoriji P0(°) At 0 Bt +90 Ct +180 Dt +270

• MOS mikroprocesor Intel 8080• Vrednosti odmeraka se nalaze u ROM memoriji• Korespodencija oblasti u ROM memoriji i početne faze:

• Ulaz u modem – žila 103 po CCITT• Preklapanje susednih dibita je realizovano sabiranjem• Formirani odmerci se odvode na D/A konvertor• Kvantizirane vrednosti odmeraka date su u decimalnom i

binarnom brojnom sistemu u komplementu dvojke






Demodulacija diferencijalno fazno modulisanog signala

• Primena prilagođenih filtara na učestanost 1800 Hz i na početne faze 0°, +90°, +180 °, +270 °

• Logika izvlači informaciju na bazi razlike faze poslednja dva detektovana dibitna simbola

• Binarno prilagodjeno filtriranje

PO S1 S2 S3 S4

0 ° + + + + +90 ° + + - -+180 ° - - - -+270 ° - - + +

Korespondencija izmedju vrednosti znakova odmeraka i početne faze linijskog signala

• Detekcija bazirana na znacima samo četiri odmerka je veoma osetljiva na šum i velika je verovatnoća greške na prijemu


Prijemnik

•MOS mikroprocesor Intel 8080

S4 S3 S2 S1

1 1 1 1 x x x x

0 0 1 1 x x x x

0 0 0 0 x x x x

1 1 0 0 x x x x

0 0 E A P0=0 ° 0 0 E B P0=+90 ° 0 0 E C P0=+180 ° 0 0 E D P0 =+270 °

Konfiguracija i sadržaj oblasti U, ROM memorije gde se nalaze znaci odmeraka 1(+) 0 (-); sadržaj četiri najlakše bit pozicije nije bitan i označen je sa XXXX

• Komparator• Diferencijalno dekodovanje i programski skokovi


Aktivnost prijemnika u vremenskom domenu

• Intervali u kojima dolazi do preklapanja susednih kanalnih simbola• Sinhronizacija prijemnika i predajnika uz pomoć operacionih pojačavača(741)• Halt State• Zahtev za interapt


Konfiguracija mikroračunara

• Periferne jedinice• Komparator• Čip 8212 (adresa 01D)• Motorola MC 1414• D/A konvertor MP10 (adresa 02D)• L flip-flop (adresa 04D) na izlazu• Trostatički bafer (adresa 05D)• Sinhronizacija terminala L flip-flop (adresa 06D)

• RAM memorija – nepotrebna• Prekidač P – predajnik ili prijemnik• Poludupleks rad


Periferne jedinice opisanog mikroračunara koji radi kao modem


ROM memorija0000H do 00FFH4000H do 40FFH8000H do 80FFHC000H do C0FFH

• Registar HL 16 bita• Sabiraje po modulu 65536D: FFFFH + 0001H = 0000H

• P – program za testiranje prekidača• T – program za predaju• R – program za prijem• AT, BT, CT i DT – odbirci dibitnih simbola• U – uzorci linijskog signala• AR, BR, CR i DR – sadrže po dva bajta čiji najlakši biti odgovaraju

detektovanim dibitima• Šrafirani deo se ne koristi


Zauzeće ROM memorije (Memory Mapping)


Testiranje stanja prekidača P

IN 03D ; učitavanje stanjaJM 4000H ; skok na početak programa TLXI HL,00EEHMVI B,1100000B

A0: EI ; dozvoljava se interapt HALT ; zaustavljanje programa

• Ovaj program se nalazi na adresi 0000H


Predaja

LXI HL,00F3H 3 10LXI DE,00FBH 3 10

A0000: IN 05D 2 10MOV B,A 1 5MVI A,00000001 2 7OUT 06D 2 10CMA 1 4OUT 06D 2 10INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T110 N1 110OUT 02D 2 10INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T166 N2 166OUT 02D 2 10

t1, t1*t0

t2

t3

t4

t5

t6

A

B

C

D

E

VTB


INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T166 N2 166OUT 02D 2 10INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T166 N2 166OUT 02D 2 10JMP A0001 3 10

A0001: IN 05D 2 10MOV C,A 1 5MVI A,00000001B 2 7OUT 06D 2 10CMA 1 4OUT 06D 2 10MOV D,H 1 5MOV E,L 1 5

t7

t10

t11

t12

t9

t8

F

G

HI

J

K

VTB


MOV A,C 1 5XRA B 1 4JP ADRXX 3 10

ADRXY: MOV A,B 1 5JP ADR01 3 10

ADR10: LXI BC,49144D 3 10DAD BC 1 10JMP A0002 3 10

ADR01: LHI BC,16376D 3 10DAD BC 1 10JMP A0002 3 10

ADRXX: MOV A,B 1 5JP ADR00 3 10



L

VTB


t13

t15

t14

A0002: INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T36 N3 36OUT 02D 2 10INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T166 N2 166OUT 02D 2 10INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T166 N2 166OUT 02D 2 10

M

N

O

VTB


INX HL 1 5INX DE 1 5LDAX DE 1 7ADD M 1 7CALL T166 N2 166OUT 02D 2 10JMP A0000 3 10

t16

t1

t14

P

Q

VTB


Odvijanje programa kojim se realizuje prijem u realnom vremenu


Odvijanje programa u realnom vremenu

• Žila 103 – ulaz u modem sa strane terminala (osa 1)– t3 – t17 traje 1600 perioda osnovnog takta i predstavlja jedan dibitni interval– Prvi bit od t3 do t10, drugi od t10 do t17

• Žila 114 – izlaz iz modema za sinhronizaciju terminala (osa 2)– Na svakih 800 perioda osnovnog takta se pojavi sinhronizacioni impuls

• Važni trenuci u odvijanju programa (osa 3) – kolona V u programu• Odvijanje programa (osa 4)

– Vertikalne strelice iznad ose predstavljaju trenutke pojavljivanja odmeraka na ulazu D/A,

– redni broj odmeraka: Si(i=0,..15) je na tačno 200 perioda osnovnog takta– Očitavanje sa žile 103 se mora vršiti u ekvidistantnim trenucima čije je rastojanje jednako jednom bit intervalu (800 taktova)

• Osa 5 odmerci na kanalu K1, osa 6 na kanalu K2• Odmerci linijskog signala


Segment A

LXI HL,00F3HLXI DE,00FBH• Formiranje početnog sadržaja registara HL i DE• Registar HL - adresa na kojoj je smešten odmerak

poslednjeg kanalnog simbola, nakon sabiranja sa odgovarajućim odmerkom suprotnog kanala

• Registar DE - adresa na kojoj je smešten odmerak prethodnog kanalnog simbola, nakon sabiranja sa prethodno pomenutim odmerkom

• S11+S3 na osi 7 i početna faza koja je nula daju sadržaje ovih lokacija: 00F3H i 00FBH


Segment BA0000: IN 05D

MOV B,A• Unos tekućeg dibita sa žile 103 u akumulator i privremeno memorisanje u registru B

Segment C

MVI A,00000001OUT 06D• Formiranje prednje ivice sinhronizacionog impulsa

CMAOUT 06D• Formiranje zadnje ivice• Ukupno trajanje 14 perioda osnovnog takta


Segment D

INX HLINX DELDAX DEADD MCALL T110OUT 02D• S4+S12 inkrementiramo registre HL i DE• Učitamo u akumulator S12 i saberemo sa S4• Mikroprocesor čeka 110 perioda takta – petlja T110• U t5 odmerak se pojavljuje na ulazu u D/A konvertor


Segment E, F i G

INX HLINX DELDAX DEADD MCALL T166OUT 02D• S5+S13 inkrementiramo registre HL i DE• Učitamo u akumulator S13 i saberemo sa S5• Mikroprocesor čeka 166 perioda takta – petlja T166,

jer zbir treba da bude 200• U t5 odmerak se pojavljuje na ulazu u D/A konvertor


Segment H

JMP A0001• Kašnjenje da bi između t2 i t9 bilo tačno 800 perioda osnovnog takta

Segment I

A0001: IN 05DMOV C,A

• Unos drugog dibita sa žile 103 i memorisanje u registru C

Segment J• Isto kao segment C - sinhronizacija


Segment K

MOV D,HMOV E,L• Prebacivanje sadržaja registra HL u registar DE, jer se u DE nalazi adresa

pretposlednjeg, a u HL poslednjeg odmerka• Formiranje nove vrednosti registra HL se obavlja u sledećem segmentu


• Formiranje nove vrednosti registra HL u zavisnosti od vrednosti najnovijeg dibita

MOV A,CXRA B

• Ekskluzivno ili registara B i C, rezultat se nalazi u A• S=0 ako je dibit 00 ili 11• S=1 ako je dibit 01 ili 10

JP ADRXX• Skače ako je S=0, ako nije nastavlja dalje

ADRXY: MOV A,BJP ADR01

• Skače ako imamo slučaj 01 ili nastavlja dalje za 10• Testira se prvi bit u dibitu• Slično se realizuje skok za slučaj 00 ili nastavlja dalje

ADRXX: MOV A,BJP ADR00

Segment L


• Slučaj 10 Fazni pomak je 180 stepeni, oblast Ct, pa HL treba uvećati za 32760

= 65536 / 2 - 8ADR10: LXI BC,49144D

DAD BCJMP A0002

• Slučaj 01 Fazni pomak je 90 stepeni, oblast Bt, pa HL treba uvećati za 16376

= 65536 / 4 - 8 ADR01: LHI BC,16376D

DAD BCJMP A0002


• Slučaj 11 Fazni pomak je 270 stepeni, oblast Dt, pa HL treba uvećati za

49144 = 3 * 65536 / 4 - 8ADR11: LXI BC,32760D

DAD BCJMP A0002

• Slučaj 00 Fazni pomak je 0 stepeni pa sadržaj registra HL treba smanjiti za

8D, ili dodati 65528D (sabiranje po modulu 65536D)ADR00: LXI BC,65528D

DAD BCJMP A0002


• Naredba DAD RP sabira sadržaj registara (BC, DE, HL, SP) i rezultat smešta u HL (kod za ovu naredbu je 00RR1001)

• Izlazak iz programskog dela L se realizuje sa JMP A0002


Segment M, N, O, P

• Vrši se formiranje novog odmerka kao i ranije u slučaju D, E, F i G• Konačna petlja je T36 jer je 36 taktova potrebno do 200

Segment Q

• Bezuslovan skok na početak programa


Prijem

t4

VTB

Hardversko generisanje I Izvršavanje naredbe RST 7 11CALL T29 N4 29IN 01D 2 10ORA B 1 5RRC 1 4MOV B,A 1 5CALL T76 N5 76IN O1D 2 10ORA B 1 5RRC 1 4MOV B,A 1 5LDA 00EAH 3 13CMP B 1 4JZ A1 3 10LDA 00EBH 3 13CMP B 1 4JZ A2 3 10

Tir

t3

A

B

C

D

E


LDA 00ECH 3 13CMP B 1 4JZ A3 3 10LDA 00EDH 3 13CMP B 1 4JZ A4 3 10

A1: CALL T162 N6 162LXI DE,0000H 3 10JMP A5 3 10



A4: CALL T81 N9 81LXI DE,C000H 3 10JMP A5 3 10

VTB


VTB

tA

A5: DAD DE 1 10MOV A,M 1 7OUT 04D 2 10CALL T773 N10 773INX HL 1 5MOV A,M 1 7DCX HL 1 5OUT 04D 2 10CALL T240 N11 240IN 01D 2 10RRC 1 4MOV B,A 1 5CALL T81 N12 81IN 01D 2 10ORA B 1 5RRC 1 4MOV B,A 1 5JMP A0 3 10

tB

t1

t2

F

G

H

I

J

K

L


• Znaci odmeraka se čuvaju u registru B• Adresa bita koji se po žili 104 predaje terminalu je u registru HL• Kod četvoronivoske diferencijalne fazne modulacije prvi dibit ima

referentni karakter i ovde je pretpostavljena vrednost 00• Vrednost registra HL je 00EEH (adresa prvog bajta u Ar)• Formiranje vrednosti registra HL je u okviru programa za testiranje stanja

prekidača:LXI HL,00EEH

• Formiranje vrednosti registra B je takođe u okviru programa za testiranje stanja prekidača

MVI B,11000000B• U trenutku Tir iz sklopa za sinhronizaciju stiže zahtev za obradu interapta• Bezuslovno se prihvata jer je u programu za testiranje pre HALT naredbe

izvrši naredba EI• Hardversko generisanje i izvršenje naredbe RST 7


Segment A

CALL T29• Između Tir i t3 trenutka treba da protekne 50 perioda osnovnog taktaIN 01D• Uzimanje znaka trećeg odabirka sa linije i smeštanje u akumulator

0 0 0 0 0 0 0 S3A

Sadržaj akumulatora nakon naredbe IN 01D

• Ulazni pinovi na čipu 8212 su na masi


Segment B

• Znak trećeg odmerka linijskog signala se smešta u registar B

S2 S1 0 0 0 0 0 S3A

Sadržaj akumulatora nakon naredbe ORA B

S3 S2 S1 0 0 0 0 0A

Sadržaj akumulatora nakon naredbe RRC

S3 S2 S1 0 0 0 0 0B

Sadržaj registra B nakon naredbe MOV B,A


Segment C

Segment D

CALL T76• Rastojanje t3 i t4 trenutaka je 100 perioda osnovnog taktaIN O1D• Unos znaka četvrtog odmeraka linijskog spektra

• Isto kao i segment B

S4 S3 S2 S1 0 0 0 0B

Sadržaj registra B nakon izvršenja segmenta D


Segment E

• Sadržaj registra B se poredi sa sadržajem sva četiri bajta iz oblasti U, RAM memorije

• Provera lokacije 00EAH i skok na A1:LDA 00EAH

CMP BJZ A1

• Slično i za lokacije 00EBH,00ECH i OOEDH

• Detekcija dibita sa početnom fazom 0 stepeni:

A1: CALL T162LXI DE,0000HJMP A5


Dibit Novi sadržaj registra DE00 0000H01 4000H11 8000H10 C000H

Korespodencija dibita i nove vrednosti registra DE

• Izlazak uz pomoć naredbe JMP A5• Do sada smo radili uz pretpostavku da nije došlo do greške• Da bi smo zaustavili propagaciju greške, ispred naredbe sa etiketom A1

ubacuje se kod koji u slučaju da dođe do greške, izbacuje u trenucima tA i tB na žilu 104 proizvoljan, ali uvek isti dibit

• Pri pogrešnoj detekciji jednog dibita dolazi do pogrešne interpretacije samo dva dibita


• Ponekad se na modeme ugrađuje svetlosna indikacija detekcije greške

Sprega mikroprocesora i LED diode

• Za programera LED dioda predstavlja perifernu jedinicu sa određenom adresom


Segment F

• Diferencijalno dekodovanje

A5: DAD DE• Formiranje novog sadržaja registra HL

MOV A,M• Sadržaj memorijske lokacije čija je adresa u HL se prebacuje u akumulator

OUT 04D• Sadržaj najlakše bit-pozicije akumulatora se predaje terminalu po žili 104• Žila 104 je posredstvom L flip-flopa sa adresom 04D spojena sa linijom DO na basu za podatke


Segment G

• Izbacivanje drugog bita poslednjeg detektovanog dibita u trenutku tB CALL T773

INX HL• Inkrementacija i na taj način skače na drugi bajt u oblasti u kojoj se već program nalazio(Ar, Br, Cr ili Dr)

MOV A,M• Prebacivanje u akumulator

DCX HL• Vraćanje na prvi bajt u oblasti u kojoj se nalazio

OUT 04D• Slanje na žilu 104 u trenutku tB


Segment H, J• Čeka 240 perioda i testira znak linijskog signala

Segment I

• Smeštanje znaka prvog odmerka sledećeg dibitnog simbla u registar B

Segment K• Isto kao segment B

Segment L

• Bezuslovan skok na A0 i zaustavljanje mikroprocesora


Zaključak

• Osetljiv je na šum i druge smetnje u kanalu• Prilično uprošćena demodulacija• Veoma niska cena (150 $) prema autoru • Pomoću mikroprocesora se može realizovati i modem visokog kvaliteta:

• Modulator i demodulator su dva digitalna filtra • sa algoritmima koji sadrže određeni broj sabiranja i množenja• Korišćenje bipolarnog mikroprocesora• Korišćenje multiplikativnih čipova• Metode za redukovanje množenja

• Funkcionalne tablice(Look – Up Tables)


Documents

Modem za prenos podataka – 2400 b/s