信息电话机关键模块的研究与应用

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　　来电显示是近年来电信部门推出的一种新的业务——显示被叫方的电话号码和呼叫时间等信息。来电显示电话机和来电显示器产品应用十分广泛，其技术也相当成熟。

    
　　图1  来电显示信号解码模块电路原理
　　传统的来电显示信息电话仅将数据显示在自身的话机上，而无法将数据提供给计算机或其他设备。所以，开发来电显示电话与计算机的接口和相关的数据采集系统是十分必要的，也是有实用价值的。
　　本装置共分为4个子模块设计，分别为来电显示信号解码模块、信号采集模块、电话信号处理模块、USB传输模块。其中USB传输模块通过接口函数调用，且通过接口函数即可得到来电显示号码。
　　1  来电显示信号解码模块设计
　　来电显示信号解码模块主要采用FSK解码芯片MC14LC5447实现，其原理如图1所示。来电显示输出有两路信号，分别为DOC、DOR。其数据格式不同的地方在于，DOC处理了来电显示的信道占用信号（由前导的300个连续的0、1交替的位组成），而DOR为芯片解码后的数据，没有删减。由于两路信号的差别仅在于信道占用信号的不同，那么，使用DOC将比DOR方便，因为DOC的数据流即为来电显示的数据流。
　　数据检测有两路，分别为RDO与CDO。RDO为振铃检测输出，在没有振铃的情况下，RDO输出高电平，当有振铃时，RDO输出低电平直到振铃结束；CDO为载波检测输出，在没有载波时，CDO输出高电平，当有载波时，CDO输出低电平直到载波结束。RDO不受芯片开关（PWRUP）信号的限制，而在芯片开关为高电平时，无论是否检测到载波信号，都将始终保持高电平。
　　TIP和RING为电话线，连接无要求，可随意连接。TIP线与RING线的区别在于承载的电压不同，TIP线电压为负电压，RING线电压为正电压。两线路之间的压差为60 V或48 V（地区差异）。
　　PWRUP信号接地可以作为测试端（PWRUP接地使芯片始终处于打开状态），DOR信号在本测试中始终存在干扰信号，但当有来电时，信号正常。为了提高系统的稳定性，一般不使用DOR作为数据信号输出。CDO需要PWRUP支持，如果使PWRUP接地，并使芯片始终处于工作的状态，则CDO 可做触发信号使用。考虑到系统的低功耗要求，必须使芯片在不使用的状态下关闭；但芯片在关闭状态下，CDO无任何信号发出，而RDO不受电源控制，更容易使用。另外，将芯片关闭也可以增强系统的稳定性，同时提高数据的安全可靠性。

      
　　图2  来电显示时序
　　图2是DOC信号的测试结果（数字示波器中采集结果）。由于分时分段采集，仅作数据参考，时间帧和校验帧不为一次采集的结果。图3是经过图形化处理后的时序。

    
　　图3  来电显示时序(计算机图形化处理后)
　　由采样时序图可知，来电显示波形按异步串行数据格式排列，以0作为起始位，1作为终止位；但与多种资料不同的是，无字段校验位，按排列应是每个数据包的第9位，类型字段和长度字段以及最后的校验字段除外。可以看到，采集的数据均无校验位。来电显示数据包的速率为1 200 bps，由数字示波器测量也可得到，每位数据占用时间为830 μs（由于数字示波器的时间精度不能准确地调整到1 μs，所以只能精确到830  μs），基本与1 200 bps的速率相同（1 s÷1 200位≈833.333 μs），所以来电数据是稳定的。需要指出的是，在来电数据包结束后，即在本采样包81H结束后，实际上还有数据信号，每位信号占用的时间为410  μs，数据速率为2 400 bps。此信号是空闲信号，所以在采集时需要通过滤波器进行滤除。
　　2  信号采集模块方案设计
　　作为对输出数据的研究，经由MC14LC5447解调后的信号为异步串行信号，而且数据速率为1 200 bps，可使用单片机的串口模式1来进行数据接收，算法请见参考文献[1]。单片机除了进行数据采集，将串行数据包解包外，还将数据复原。
　　主中断程序大部分都在循环等待串口程序的中断响应，首先需要接收的是来电显示包的长度字段，接收到长度字段的好处就在于可以动态地接收来电数据包，而不必每次都等待接收固定的长度。虽然来电显示包长度不可能大于某个固定长度，但根据来电数据包的长度字段，动态接收数据，使采集的数据更容易处理，而且位于数据包尾的干扰信号也可以再次滤除，从而减轻其他程序的负荷。
　　当然，在此也可以通过单片