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嵌入式调制解调器使设备能够通过互联网与远程主机通信

来源:analog 发布时间:2023-11-07

摘要: 看看嵌入式调制解调器在智能设备中的作用。

如今的智能家电不仅能在衣服干了后关掉烘干机,也能在拍完照片后显示新照片。例如:它们提供状态信息,指示何时需要填充自动售货机或清空投递箱;它们在需要时运行远程诊断,并自动升级设置和下载软件升级以保持最新状态;他们安排和要求维修以避免故障;它们为承载它们的设备增添了智能。

任何不需要嵌入式板载PC,但依靠数据或传真与远程主机通信的设备都可能需要嵌入式调制解调器。专为通过电子邮件或Web提供信息而设计的Internet设备需要嵌入式调制解调器来提供到Internet的通信链接。用于互动有线电视和卫星电视的机顶盒需要嵌入式调制解调器来传送账单信息、互动节目、按次付费和家庭购物订单。当设备和掌上电脑(或pda)能够连接到远程主机时,它们将变得更加有用。

例如,Handspring Visor 可以维护日程安排和日历、联系人列表和电话目录、费用日志和时间表、股票投资组合和运动队统计数据。但是,为了完全有用,这些信息必须与用户计算机、公司数据库以及行政助理的办公工具和纸质文件中的信息保持一致。借助来自Card Access的Springboard调制解调器(使用Devices嵌入式调制解调器芯片组),Visor可以连接到电话线上,并自动更新自身和用户的主机。这样,Visor就成为了用户所需要的准确、及时、功能齐全的信息设备。它的嵌入式调制解调器使所有这些功能成为可能,因为它连接到一个远程主机,而不需要长时间使用PDA,这要归功于嵌入式调制解调器中使用的设备DSP。

Visor要求其调制解调器具有低功耗,小尺寸,高可靠性,独立形式因素和易于互联网接口。由此产生的Springboard调制解调器完全适合遮阳板封装,从遮阳板现有的电池运行,而不会显着缩短其寿命,并在连接到电话线时自动连接到互联网。它使Visor成为其用户计算机网络的延伸。

嵌入式调制解调器组件

嵌入式调制解调器包含一个数据泵、DAA(数据访问安排)和调制解调器代码。它们可能包括也可能不包括控制器、互联网协议栈和SDRAM。芯片的数量取决于应用需求,包括是否需要任何附加功能。它们连接到电话线上,包括所有必要的硬件和软件。

数据泵包括一个处理器(DSP),它使用调制解调器代码,以特定的比特率(如V.32、V.34、V.90)将数据转换为标准协议(传真或Internet)。DAA为POTS(普通老式电话服务)线路提供物理和软件接口。硅DAA无需外部编解码器、继电器、光耦合器和变压器即可完成此功能。IP协议栈在调制解调器的DSP上实现互联网协议(如PPP、TCP、HTTP、POP3、FTP等)。这样就可以在不使用PC、微控制器或其他处理器的情况下,为调制解调器连接的设备提供文件下载、标准web页面托管和电子邮件功能。因此DSP执行调制解调器代码和IP堆栈。

现代建筑的权衡

嵌入式调制解调器可以是基于控制器的(并行),也可以在没有控制器的情况下运行。在这两种情况下,它们都需要一个定点DSP数据泵和DAA。调制解调器代码既可以在DSP数据泵上运行,也可以在奔腾或RISC处理器(用于基于主机或软件的调制解调器)上运行,也可以在多功能可编程DSP(如ADSP-218x)上运行。为了便于比较,调制解调器架构可以分为两个基于主机的类(带和不带板载处理)和两个独立类(基于微控制器和dsp)。表中比较了它们的特点和优缺点。

现代架构概述
类型优势和权衡(+和-)使用——平行无控制器串行(或Winmodem)软件——基于主机的多功能可编程——DSP-based
需要主机
没有是的
是的没有
冗余
最好的
当主机崩溃时保持存活。
一个也没有。
依赖于宿主。
一个也没有。
依赖于宿主。
最好的
当主机崩溃时保持存活
可升级性没有一个取决于主机至少最好的
成本大多数温和的最低温和的
缺点(s)
需要带有存储器的微控制器来运行监督代码。
需要主机运行监督代码。数据泵仍然需要内存。需要更多的动力。仅限于奔腾和Windows应用程序。持续的价格竞争与主机- pc定价侵蚀。
独特性操作系统中立。内存驻留在主机上。软件。监控代码和DSP在主机上运行。
没有主机或操作系统依赖项。集成控制器和数据泵。

基于控制器的设计可以在没有主机的情况下工作,因此它们不关心操作系统或主机是否崩溃。这种独立的方法保证了更大的冗余,因为调制解调器独立于主机及其操作系统运行。它们的缺点是它们需要一个微控制器和它的内存,以及DSP内存,来运行监督代码。这需要额外的零件数量、空间和功率,因此增加了成本和风险。此外,他们的调制解调器软件通常是硬编码的,因此不可升级。


基于控制器的调制解调器

无控制器(软件控制)调制解调器提供了更低的成本、空间和功耗,因为内存驻留在PC上,不需要微控制器(也不需要内存)。然而,它们需要一台PC机来运行管理代码,因此这些win-modem严重依赖于PC机的操作系统。因此,PC主机的正常运行时间对它们的操作很重要,它们受到典型的PC安装/支持问题的影响。当主机被其他作业负载过重时,它们的性能会受到影响。它们仍然需要一个带有内存的数据泵。代码升级和诊断依赖于PC主机的可靠性,没有冗余。软件升级受到调制解调器固定内存数量的限制。


无控制器调制解调器(ISA)PCI)

软件,基于主机的或软调制解调器没有DSP或微控制器,因为它们的监控和数据泵代码在PC主机上运行。PC处理器制造商一直在推广这种方法,以利用越来越强大的主机处理器的“免费”未使用的MIPS,因为调制解调器不会显着加载主机,但同时它们有助于证明升级到主机的必要性。这些调制解调器的成本很低,因为它们使用的是现有的主机。另一方面,如果考虑到升级到一个足够快的主机来处理调制解调器功能的成本,其结果将远远超过基于控制器或无控制器设计的成本。基于主机的调制解调器还严重依赖于其主机的可靠性,以及在同时运行许多操作时遇到的并发问题。此外,这种方法通常限制调制解调器只能与Windows和Pentium应用程序通信,将主机上的“免费”MIPS(每秒数百万条指令)限制在特定功能上。Pentium每MIPS的功耗和成本远高于基于dsp的设计,因此必须考虑电路板使用的功率,即使成本没有。调制解调器IP的成本仍然需要付费,所以“免费”的概念并不准确。

基于DSP的多功能嵌入式调制解调器采用可编程DSP,如ADSP-218x。通过将控制器、存储器和数据泵集成到单个芯片上,可以减少占用的空间(电路板空间)、成本和功耗。不需要单独的微控制器或相关内存。采用基于软件的UART,进一步降低了硬件成本、占用空间和功耗。独立设计独立于主机和操作系统运行,通过内含的闪存提供冗余和远程软件升级能力。编解码器增加了国际功能,适应特定国家的参数。三种调制速度是可能的,每一种都使用相同的组件,但不同的互联网协议(IP):最高14.4 kbps,最高33.6 kbps和最高56 kbps。

基于dsp的可编程嵌入式调制解调器具有上述所有方法的优点,缺点很少。即使PC价格下降而主机性能提高,嵌入式DSP MIPS将始终保持更便宜,更可靠,并且独立于主机处理。


基于dsp的多功能调制解调器

除了基于主机的设计之外,所有的替代方案都面临着持续的PC主机价格侵蚀的竞争。随着PC主机的价格相对于独立调制解调器的价格下降,基于主机的调制解调器变得更具成本效益。然而,冗余和成本之间的权衡将继续下去。

DAA方法

DAA(数据访问安排)支持特定于国家的呼叫进度和来电显示,必须为每个国家指定。不同的DAA组件可用于支持国家子集的全球操作。DAA处理TIP和RING电话连接,并包括用于非供电线路(如租用线路和无线线路)的第二个编解码器。一个DSP可以支持多个daa,用于多线应用。

最先进的国际硅DAA,其集成编解码器,消除了变压器,光隔离器,继电器和混合动力车的成本和空间。所有这些都被两个直接连接到DSP的小型TSSOP封装所取代,从而提高了可靠性和制造便利性,同时降低了占地面积和成本。该设计提高了性能,因为信号通过隔离屏障进行数字传输。硅DAA在单一设计中包括国际支持;它支持美国和国际来电显示,没有中继,通过软件可编程性,为不同的国家。不需要修改硬件。先进的电源管理,来电显示和睡眠模式节省电力,并提供绿色合规,使更小的电源和更长的电池寿命。监视器输出和麦克风输入支持语音和手机应用程序。

每种调制解调器设计还支持用于无电电话线应用(如无线和租用线路)的传统DAAs。

软件开发

设备的嵌入式调制解调器包括Telindus提供的调制解调器代码。特定于产品的软件可以从设备的调制解调器合作伙伴处获取。例如,可以通过从卡访问添加一个Springboard调制解调器自动将Handspring Visor连接到互联网。通过添加一个来自设备的互联网调制解调器,可以使Lavazza e- espressoppoint咖啡机发送和接收电子邮件(以触发维护检查和重新进货访问,并显示天气或交通报告),该调制解调器执行来自eDevice的TCP/IP堆栈。

现代参考设计

Devices嵌入式调制解调器开发平台包括一个ADSP-218x可编程DSP和一个硅DAA。它在3.3 V时消耗200兆瓦的最大功率。不需要客户代码。该开发平台包括来自ISO 9001认证的Devices技术合作伙伴Telindus的调制解调器软件。该板带有EZ-ICE, JTAG和RS-232 I/O连接器,用于修改和测试AT命令集和S寄存器。


V.90单机嵌入式调制解调器参考设计

嵌入式调制解调器应用

使用嵌入式调制解调器进行通信的产品包括自动售货机(可以通信库存水平和何时需要填充)、售货亭、POS终端、安全和监控系统、游戏和投递箱,它们可以在有货物需要提取时进行通信。基本产品通过这些独立的调制解调器进行通信的方式是通过编写相关的web内容和通信数据来建立的。对设计师来说,结果是产品具有内置投资保护等特点,器具“知道”并在需要维修、固定、填充、清空、更新或取货时进行沟通。使用互联网为客户提供信息和通信的产品可以放置在任何需要的地方。工业设备可以指示何时需要维修。冰箱可以只显示货架上的配料。

独立的嵌入式调制解调器可以在降低运营成本的同时,使具有刺激新销售功能的新产品类别成为可能。这些产品可以为电子商务、电子服务和电子信息供应商创造新的机会,并通过带有eDevice TCP/IP堆栈的嵌入式调制解调器实现新的互联网功能。

独立的嵌入式调制解调器以各种方式为全球通信提供了完整而灵活的设计选择。每种方法都可以配置在少至三个芯片上,提供不同的速度选择,并且可以以低功耗和低占用空间要求实现低成本。嵌入式调制解调器可以为新设备和已安装设备带来互联网信息和通信的力量,同时可以添加自动软件升级和远程诊断。

参考电路

如需其他帮助,请联系系统。,或访问设备软件&网络系统技术。

或者联系Devices的调制解调器合作伙伴:Card Access, eDevice和Telindus。

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