原標題：基于CX88168、CX20463和CX20437芯片實現(xiàn)高速MODEM的設(shè)計方案

基于CX88168、CX20463和CX20437芯片實現(xiàn)高速MODEM的設(shè)計方案

引言

在數(shù)字通信領(lǐng)域，高速MODEM（調(diào)制解調(diào)器）的設(shè)計和應(yīng)用具有重要意義。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，對數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的要求越來越高?；赩.90標準的高速MODEM以其高效、穩(wěn)定的特點，成為了現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。本文詳細闡述了基于CX88168、CX20463和CX20437芯片實現(xiàn)高速MODEM的設(shè)計方案，包括主控芯片的型號、功能及其在設(shè)計中的作用。

主控芯片型號及其功能

CX88168單片調(diào)制解調(diào)芯片

CX88168是Rockwell公司（由CONEXANT公司生產(chǎn)）推出的一款高性能單片調(diào)制解調(diào)芯片，采用128pin的TQFP封裝。該芯片內(nèi)部集成了微控制器（MCU）、數(shù)據(jù)泵（MDP）、256K字節(jié)ROM、32K字節(jié)RAM以及與DAA（數(shù)據(jù)訪問設(shè)備）的接口電路。CX88168支持ITU-T V.90、K56flex、V.34、V.32bis、V.22、V.21等多種協(xié)議標準，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、穩(wěn)定的數(shù)字通信。

在設(shè)計中的作用：

1. 數(shù)據(jù)處理與調(diào)制解調(diào)：CX88168負責(zé)數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合電話線路傳輸?shù)哪M信號，以及將接收到的模擬信號解調(diào)回數(shù)字信號。

2. 協(xié)議支持：支持多種國際標準的協(xié)議，確保與不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的兼容性和通信的可靠性。

3. 擴展存儲：可根據(jù)需要外接EEPROM、ROM/flash ROM和RAM，以存儲用戶設(shè)置和程序數(shù)據(jù)。

CX20463線路接口芯片

CX20463是Rockwell公司推出的一款線路接口芯片，用以提供與外圍電話電路的模擬接口。該芯片具有增益控制、振鈴檢測、數(shù)/模轉(zhuǎn)換等功能，并在摘機狀態(tài)下為電話線路提供600Ω的負載。

在設(shè)計中的作用：

1. 模擬接口：CX20463作為DAA（數(shù)據(jù)訪問設(shè)備）的接口芯片，實現(xiàn)了MODEM與電話線路之間的模擬信號傳輸。

2. 信號處理：對輸入/輸出信號進行增益控制、振鈴檢測等處理，確保信號的穩(wěn)定性和可靠性。

3. 電氣隔離：通過數(shù)字隔離變壓器與數(shù)字部分隔離，避免電氣干擾，保護調(diào)制解調(diào)芯片。

CX20437語音編解碼芯片

CX20437是CONEXANT公司設(shè)計生產(chǎn)的一款語音編解碼芯片，內(nèi)部集成了A/D、D/A及語音編解碼電路，使MODEM具備語音處理功能。

在設(shè)計中的作用：

1. 語音編解碼：將模擬語音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行傳輸，或?qū)⒔邮盏降臄?shù)字語音信號解碼為模擬信號，實現(xiàn)語音通信。

2. 語音通話：支持全雙工語音通話模式，提升用戶體驗。

設(shè)計方案

系統(tǒng)架構(gòu)

基于CX88168、CX20463和CX20437芯片的高速MODEM系統(tǒng)總體可分為三個部分：數(shù)字部分、DAA模擬線路接口部分和語音模擬部分。

1. 數(shù)字部分：主要完成AT命令的解釋和處理、數(shù)字信號的調(diào)制和解調(diào)，以及一些其他數(shù)字信號的處理。該部分以CX88168為核心，通過微控制器（MCU）控制數(shù)據(jù)泵（MDP）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制與解調(diào)。

2. DAA模擬線路接口部分：主要提供與電話網(wǎng)的模擬接口，通過CX20463芯片實現(xiàn)。該部分與數(shù)字部分通過數(shù)字隔離變壓器隔離，避免電氣干擾。CX20463及其外圍接口分立元件完成輸入/輸出信號的增益控制、振鈴檢測、數(shù)/模轉(zhuǎn)換等功能。

3. 語音模擬部分：主要是話筒及麥克風(fēng)的接口電路，通過CX20437語音編解碼芯片實現(xiàn)語音信號的編解碼功能。

工作原理

基于V.90標準的高速MODEM采用不對稱通信模式，即下行速率可達56kb/s，而上行速率保持在33.6kb/s。這種設(shè)計突破了傳統(tǒng)的對稱通信模式，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。

1. 下行方向：ISP點的數(shù)字V.90 MODEM通過數(shù)字專線與局間高速數(shù)字線路相連，下行數(shù)字數(shù)據(jù)無需進行A律A/D轉(zhuǎn)換，直接通過數(shù)字復(fù)接設(shè)備進入數(shù)字交換網(wǎng)。到達交換局后，經(jīng)過一次A律D/A轉(zhuǎn)換和脈沖形成濾波，PCM碼被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的離散電壓，并通過電話線送到客戶端V.90模擬MODEM上?？蛻舳薓ODEM將接收到的模擬信號進行解調(diào)，恢復(fù)出原始的數(shù)字數(shù)據(jù)。

2. 上行方向：在客戶端，用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)首先通過CX88168進行調(diào)制，轉(zhuǎn)換為適合電話線路傳輸?shù)哪M信號。這些模擬信號通過CX20463接口芯片發(fā)送至電話線路，并傳輸?shù)絀SP點的MODEM。在ISP端，模擬信號被解調(diào)回數(shù)字數(shù)據(jù)，隨后通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

1. 調(diào)制解調(diào)技術(shù)：CX88168內(nèi)部集成的數(shù)據(jù)泵（MDP）負責(zé)實現(xiàn)V.90標準的調(diào)制解調(diào)算法。在調(diào)制過程中，MDP將數(shù)字數(shù)據(jù)按照V.90標準規(guī)定的格式進行編碼，并轉(zhuǎn)換成模擬信號。在解調(diào)過程中，MDP對接收到的模擬信號進行濾波、同步、解碼等處理，恢復(fù)出原始的數(shù)字數(shù)據(jù)。

2. 協(xié)議處理：CX88168內(nèi)置的MCU負責(zé)處理AT命令，并根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的操作。同時，MCU還負責(zé)監(jiān)控MODEM的工作狀態(tài)，如線路狀態(tài)、信號質(zhì)量等，并根據(jù)需要進行調(diào)整。

3. 語音編解碼：CX20437芯片負責(zé)語音信號的編解碼處理。在通話過程中，麥克風(fēng)采集的模擬語音信號經(jīng)過CX20437編碼后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過數(shù)字部分進行傳輸。接收到的數(shù)字語音信號則經(jīng)過CX20437解碼后還原為模擬信號，通過揚聲器播放。

4. 電氣隔離與保護：為了避免電氣干擾和保護調(diào)制解調(diào)芯片，CX20463與數(shù)字部分之間通過數(shù)字隔離變壓器進行隔離。此外，系統(tǒng)還配備了過電壓保護、過電流保護等電路，確保MODEM在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運行。

系統(tǒng)測試與優(yōu)化

在設(shè)計完成后，需要對整個MODEM系統(tǒng)進行全面的測試和優(yōu)化。測試內(nèi)容包括但不限于：

1. 性能測試：測試MODEM在不同傳輸速率下的數(shù)據(jù)傳輸效率、誤碼率等性能指標。

2. 兼容性測試：測試MODEM與不同品牌、不同型號的電話線路和ISP設(shè)備的兼容性。

3. 穩(wěn)定性測試：在長時間連續(xù)工作的情況下，測試MODEM的穩(wěn)定性和可靠性。

根據(jù)測試結(jié)果，對系統(tǒng)進行必要的優(yōu)化和調(diào)整，以提高MODEM的性能和穩(wěn)定性。

結(jié)論

基于CX88168、CX20463和CX20437芯片實現(xiàn)的高速MODEM設(shè)計方案，充分利用了各芯片的功能優(yōu)勢，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和語音通信。通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)，該MODEM能夠滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)對高速、穩(wěn)定通信的需求。同時，通過全面的測試和優(yōu)化，確保了MODEM的性能和穩(wěn)定性達到設(shè)計要求。這一設(shè)計方案為高速MODEM的研制和應(yīng)用提供了有益的參考和借鑒。