沒有現(xiàn)代通訊，我們會在哪里？可能回到灰色時代 - 不是黑暗時代，而是非常接近。通信，現(xiàn)代電子和電信設備是我們文明連接的支柱。我們擁有手機信號塔，衛(wèi)星電話，Wi-Fi區(qū)域，傳統(tǒng)POTS線路以及新興標準，這些標準將帶來更多功能和更高帶寬。

在這個模糊的連接云中，每一點都是工程師設計，調(diào)試，測試并進入制造環(huán)境的設備。現(xiàn)代化的全球基礎設施包括一些最古老的和一些最新技術，需要很好地協(xié)同工作。不同的通信標準和技術需要無縫集成，以使任何通信網(wǎng)絡可行。

這就是開發(fā)系統(tǒng)和參考設計發(fā)揮作用的地方。設備制造商將大量必要技術集成到小芯片，設備和模塊中。為了方便他們的產(chǎn)品的使用，開發(fā)套件經(jīng)常為我們做很多設計工作，并為任何設計提供高水平的起點。

本文討論了一些現(xiàn)成的電信開發(fā)套件，以幫助我們完成設計。它還討論了開發(fā)系統(tǒng)支持的一些部分。

我到達了我所說的派對嗎？

傳統(tǒng)的普通老式電話系統(tǒng)（POTS）是歷史上最成功的大眾通信部署。 50多年來，POTS系統(tǒng)為世界各地的家庭提供了可靠，優(yōu)質(zhì)的服務。

雖然蜂窩和基于IP的電話正在趕上甚至超過發(fā)展中國家的POTS系統(tǒng)，但不要忽視POTS技術。基于IP的電話系統(tǒng)以及電纜調(diào)制解調(diào)器，DSL和光纖系統(tǒng)仍將提供POTS接口。大多數(shù)家庭已經(jīng)接通了這一點，它使得從傳統(tǒng)的POTS系統(tǒng)轉換到IP系統(tǒng)更容易，無需任何基礎設施修改。

這項技術的基礎是中心局（CO）和用戶端點接口電路。用戶端點稱為用戶線接口電路（SLIC），中心局接口設備稱為數(shù)據(jù)訪問配置（DAA）。這兩種類型的電路通過雙線接口完全實現(xiàn)通信鏈路，包括信令（振鈴，振鈴檢測，掛機和摘機檢測，忙檢測和指示以及雙向音頻）。

這兩種功能都可以分開實現(xiàn)，但大多數(shù)都會選擇集成解決方案來節(jié)省時間和PCB空間。例如，如果您正在設計電纜調(diào)制解調(diào)器，您將在一側連接到有線電視公司，具有以太網(wǎng)端口，可能是USB端口或兩個，電源，電池備份（如果要提供電話則需要），以及一個DAA電路，如CP Clare（現(xiàn)為IXYS公司）LiteLink III CPC5622ATR電話線接口IC（見圖1）。這部分模仿傳統(tǒng)電話公司允許所有家用電話，應答機，傳真和調(diào)制解調(diào)器連接。該DAA采用3.3或5伏電壓，包括來電顯示信號，環(huán)形電壓和波形產(chǎn)生，用于掛機和摘機電源的線電壓以及采用32引腳SOIC封裝的語音和數(shù)據(jù)檢測。

圖1：DAA模仿電話公司CO，允許傳統(tǒng)電話，應答機，傳真等連接到現(xiàn)代有線調(diào)制解調(diào)器，DSL線路，光纖網(wǎng)絡，衛(wèi)星和蜂窩網(wǎng)絡。請注意隔離（由IXYS提供）。

盡管POTS技術得到了很好的定義和理解，但設計人員仍有壓力證明可行性，快速原型，并能夠快速演示和測試他們的設計。為了幫助實現(xiàn)這一目標，IXYS提供CPC5622-EVAL-600R開發(fā)模塊，該模塊不僅可以演示CPC5622操作，還可以在SIP可插拔模塊中實現(xiàn)，可以輕松地將其集成到您的原型中（參見圖2）。

圖2：LiteLink開發(fā)模塊支持CPC5622，可輕松作為原型設計的SIP模塊（由IXYS公司提供）。

該評估/開發(fā)板允許您通過使用可編程驅動器調(diào)整AC和DC終端，從而可以自定義國家/地區(qū)之間存在的微小變化。您還可以自定義來電顯示信號增益以及振鈴檢測信號強度。這些器件還支持增強型脈沖撥號模式以及接地啟動監(jiān)控電路。還包括完整的參考設計，以幫助加快從原型到電路板布局的實施。

按“1”與人交談（祝你好運）

雙音多頻信號（DTMF）是現(xiàn)代電話設計中不可或缺的一部分。它使撥號速度更快，更可靠，并使得答錄機等設備能夠遠程響應我們的請求，使我們能夠播放信息并重新錄制世界各地的問候語。

不幸的是，DTMF還可以讓非人工自動化系統(tǒng)在試圖獲得客戶幫助時讓我們發(fā)瘋，但我們必須把好處帶走。無論如何，DTMF生成是任何終端用戶設備的重要組成部分，DTMF檢測是任何需要模仿中心局的CO設備或設備的重要組成部分。

幸運的是，還有芯片和開發(fā)套件來幫助這個設計領域。例如，Silicon Labs的C8051F002-GQ是一個集成的8位微控制器，以及可以執(zhí)行DTMF等混合信號功能的模擬模塊。 DTMF功能基本上是混合信號技術，因為實際DTMF音調(diào)是模擬AC波形，而實際數(shù)字代碼是數(shù)字二進制或十六進制數(shù)值。因此，DTMF編碼器和解碼器是混合信號設備，可以是離散編碼器和解碼器，也可以與可編程微控制器捆綁在一起。

C8051F002-GQ采用流行的25 MIPS 8051微控制器內(nèi)核，集成8 KB閃存。 2.7至3.6伏的器件具有5伏容差，范圍從小型11引腳QFN或14引腳SOIC封裝到48引腳TQFP封裝，具有更多I/O和閃存（最高32 K）。這意味著如果您熟悉緊密編碼，則可以將此部件用作DTMF處理系統(tǒng)的核心，例如警報監(jiān)視器，遙控器和中繼器開關。

這些器件非常適合實現(xiàn)具有內(nèi)置編碼器和解碼器功能的DTMF通信方案，以及UART，可編程增益放大器，定時器，計數(shù)器和I2C端口（參見圖3）。

圖3：Silicon Labs芯片不僅僅是一個DTMF編碼器/解碼器，還包含一個微控制器，可以從系統(tǒng)角度處理DTMF處理（由Silicon Labs提供）。

一個特別好的功能是能夠在25 MHz晶振和RC振蕩器之間動態(tài)切換時鐘源。這樣，如果需要UART，更高頻率的晶體可以確保可靠的通信時序，同時可以啟動RC振蕩器以實現(xiàn)更低的功耗和待機模式。

由于C8051F002-GQ不僅僅是一個混合信號編碼器/解碼器芯片，Silicon Labs為該器件提供了支持DTMF功能的開發(fā)環(huán)境。他們的C8051F300DK開發(fā)套件（見圖4）支持系統(tǒng)內(nèi)可編程內(nèi)部8051微控制器的代碼開發(fā)，并提供完整的參考設計和靈活的電路板，包含DTMF發(fā)生器，解碼器，蜂鳴器，RS-232端口和數(shù)字顯示器。

圖4：基于Silicon Labs微控制器的C8051F002-GQ的大部分開發(fā)板專用于DTMF編碼和解碼（由Silicon Labs提供）。

DTMF檢測器可以接受來自外部插孔或波形文件的輸入，也可以從DTMF發(fā)生器循環(huán)。這使設計人員可以使用同一塊板測試不同的功能階段。通常，DTMF系統(tǒng)是交互式的，這意味著微控制器需要實現(xiàn)響應用戶命令和請求的完整菜單系統(tǒng)。該器件可以單獨用于可以裝入有限的8 KB閃存的簡單應用，也可以編程成為功能更強大的嵌入式微處理器或微控制器的外設。

Silicon Labs為這些部件提供了多種原型設計和評估輔助工具，包括一些基于USB的插件開發(fā)工具，如TOOLSTICKSK和TOOLSTICK-EK單元，用于快速代碼開發(fā)和測試。還提供培訓模塊，使用這些部件和開發(fā)工具可以很好地概述串行通信技術。

將調(diào)制解調(diào)器嵌入到您的設計中

并非每個電信設計都需要循環(huán)中的人。用于遠程重啟，遙測，分布式傳感器和警報的基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)可以完全自動化，以使用電信骨干來遠程報告或控制機器。在這些情況下，嵌入式調(diào)制解調(diào)器允許設備設計人員建立通信并使用他們想要創(chuàng)建的任何協(xié)議或數(shù)據(jù)交換結構來傳輸數(shù)據(jù)。

幸運的是，我們?yōu)檫@些設計提供了選擇和集成解決方案，以及幫助我們開發(fā)，調(diào)試和測試我們的創(chuàng)作的工具。嵌入式和模塊化調(diào)制解調(diào)器解決方案具有更高的集成度和功能，可提供無縫且透明的機器到機器連接。

為什么你會問更高級別？因為嵌入式調(diào)制解調(diào)器不僅容納調(diào)制解調(diào)器MODulator和DEModulator功能，它們還容納一種用戶線接口形式，如上面提到的電路。他們需要從電話線中提取音頻，發(fā)送信號，檢測振鈴和摘機，并可能包含來電顯示和DTMF撥號。

由于存在多種不同的調(diào)制解調(diào)器標準，因此有幾種不同的選擇可供選擇。有些標準是針對特定國家或地區(qū)的，有些則使用較舊的數(shù)據(jù)速率和格式。

請記住，雖然這是一項較舊的技術，但許多遺留系統(tǒng)已經(jīng)到位，特別是在遠程站點，它們可以收集從地震數(shù)據(jù)到天氣和構造板塊移位的任何內(nèi)容。這是一種可靠且經(jīng)過驗證的技術，不會消失，基于它的新設計是可行的，特別是當需要連接到現(xiàn)場已有的數(shù)百萬個部署數(shù)據(jù)節(jié)點時。這就是現(xiàn)代集成調(diào)制解調(diào)器模塊將采用大多數(shù)舊標準的原因。例如，Multi-Tech的MT5656RJ-L-92.R3是基于RJ-11的表面貼裝集成模塊，支持高達56 Kbaud的數(shù)據(jù)速率和所有流行的向后兼容標準，如V.21，V.22 ，V.23，V.29，V.32，V.34，V.90，V.92，Bell 103和Bell 212A。

通過使用UART信號和AT風格的命令結構，與這些模塊的接口非常簡單。但是，我們經(jīng)常需要設計將部署在采用不同標準的世界不同地區(qū)的系統(tǒng)。為了幫助開發(fā)靈活的多標準設計，Multi-Tech提供了一些開發(fā)系統(tǒng)，可用于評估，開發(fā)，測試和運用其嵌入式調(diào)制解調(diào)器模塊的設計。例如，MTRJ-DK和MTSMI-UDK是開發(fā)系統(tǒng)，可為任何單個或多格式的基于RJ-11的集成調(diào)制解調(diào)器模塊提供支持（參見圖5）。

圖5：為了幫助設計人員將調(diào)制解調(diào)器嵌入到他們的系統(tǒng)中，Multi-Tech開發(fā)板允許測試模塊化調(diào)制解調(diào)器，以輕松滿足國際標準和功率（圖片由Multi-Tech提供）。

重要的一點是，并非每個調(diào)制解調(diào)器都連接到電話線。有線點對點調(diào)制解調(diào)器也在這個世界中占有一席之地。例如，工業(yè)自動化使用的高速公路可尋址接收器和發(fā)射器（HART）技術。這些是慢速，長距離數(shù)據(jù)傳輸標準，必須能夠與其他制造商的設備互操作。因此，芯片制造商通過器件和開發(fā)套件支持這些標準。

這是一個例子，ADI公司的AD5700-1BCPZ-R5是一款用于HART應用的單芯片F(xiàn)SK調(diào)制解調(diào)器。這些器件基于1200 Hz和2200 Hz頻移調(diào)制，包括ESD保護和濾波，適用于本安型設計應用。

其他不錯的功能是功耗非常低（接收模式下為115μA），能夠使用2至5.5伏電源供電，并能夠接受低至1.71伏的信號。 UART接口不需要RS-232電平轉換器，內(nèi)部振蕩器的額定精度為0.5％。

Micro DTMF和語音在一起

借助靈活的外設和功能強大的處理器，即使是通用微控制器也可以解決一些相當高端的任務。但是，當一個部件設計時考慮到特定的功能類別時，它通常是最合適的。

有趣的技術融合來自Atmel及其U4091系列音頻處理器，適用于實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器和DTMF以及語音功能。 Atmel培訓模塊可以向您介紹處理器系列，DEMOBOARD-U4091BM是使您的應用程序快速啟動和運行的方法。

U4091系列采用DTMF，語音處理，語音切換和音調(diào)生成功能，用于確認和提示。它可以通過自己的功能進行編程，并可以通過串行總線與其他CPU通信。

你點亮我的生活

電信最有用的開發(fā)系統(tǒng)是光纖模塊。這些高速模塊需要良好的PCB布局，通常還需要高速處理器和接口元件。因此，作為開發(fā)環(huán)境一部分的小型電路板可以提供參考設計，以便與您的實現(xiàn)進行比較。通常建議的布局甚至完整的參考設計（包括Gerber文件）都可以從不同的制造商處獲得，這可以加快產(chǎn)品上市時間。在投入高成本生產(chǎn)原型之前，這些開發(fā)模塊是測試初始設計的快速有效方法。

這種光纖開發(fā)系統(tǒng)的一個例子來自Finisar的FDB-1018和FDB-1022開發(fā)系統(tǒng)，用于小型可插拔（SFP）光收發(fā)器和擴展范圍的10 Gbit/sec XFP光收發(fā)器，分別。 FDB-1018支持125 Mbit/sec和4.25 Gbit/sec數(shù)據(jù)速率，F(xiàn)DB-1022支持10 Gbit/sec數(shù)據(jù)速率。

Finisar的集成光纖模塊系列服務于電信市場，支持電信標準，如SONET OC-3，OC-12和OC-48以及1 Gbit/sec和10 Gbit/sec以太網(wǎng)。這很有用，因為許多舊的ATM，反向MUX和T3/E3/J3標準正在讓位于基于TCP/IP的實現(xiàn);特別是在解決服務質(zhì)量問題時。

Finisar等評估板不僅可以作為測試原型和設計連接性的工具，還可以提供參考原理圖和詳細的PCB布局，這些布局在更高的數(shù)據(jù)速率下越來越重要。例如，10 Gbit/sec參考設計不僅包括PCB模式，還包括旁路和去耦元件的位置和方向（參見圖6）。這很重要，因為在更高的速度下，信號路徑可以變成天線而不是傳輸線，具體取決于阻抗匹配的程度。

圖6：評估和開發(fā)板的一個主要優(yōu)點是它們提供了一個基準標準，可用于比較性能并提供非常具體的細節(jié)，如Finisar元件放置，方向和PCB布局指南（由Finisar提供）。