pocsag (Компьютерный интерфейс передачи в системе персонального радиовызова общего пользования), страница 2

3 КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ПЕРЕДАЧИ

3.1 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Цифровой характер передаваемой информации позволяет в качестве интерфейса создания сообщения использовать персональные компьютеры. Существует множество программных продуктов данной тематики. Для учебно-демонстрационных целей, на мой взгляд, наиболее приемлемой оказалась программа РЕ. Программа PE предназначена для создания пейджинговых сообщений в формате протокола POGSAC, а совместно с модулем сопряжения и аппаратурой организации радиоканала существует возможность трансляции информации по стандартному телеграфному каналу к базовой радиопередающей станции. Программа представляет собой удобный интерфейс передачи данных и может использоваться не только в учебных целях. Непосредственно сама программа формирует на выходе последовательного порта компьютера (разъём RS-232) последовательность посылок напряжения в формате протокола POCSAG, т.е. создаёт полноценные пачки сообщения по всем стандартам данного протокола.

С последовательного порта снимаются двуполярные импульсы с напряжением ±12 вольт. Для создания стандартного телеграфного канала используется устройство сопряжения (ключ), которое совместно с аппаратурой организацией радиоканала преобразует импульсы с последовательного порта в формат ±60 вольт. Сигналы с устройства сопряжения (УС) подаются на базовую передающую радиостанцию (смотри рисунок 6), далее по антенно-волноводному тракту (АВТ) на антенну и в эфир.

Рисунок 6. Схема подключения устройств.

Аппаратное обеспечение применимое для передачи сообщения это последовательный порт компьютера и устройство сопряжения. Понятие – последовательный порт – означает, что информация передаваемая в порт в двоичном виде записывается последовательно, т.е. двоичное слово выводится побайтно, начиная с младших разрядов к старшим разрядам. Для разделения слов используются старт-стоповые биты. Возможна проверка на чётность (структура передаваемых слов с последовательного порта предоставлена на р
исунке 8).

Рисунок 7. Внешний вид последовательного порта СОМ-1

Формат протокола POCSAG имеет свой формат организации данных в двоичной форме, нежели стандартные возможности последовательного порта, поэтому запись информации в порт происходит не на информационный вывод, а на вывод управления передатчиком. Вызвано это тем, что на информационном выводе последовательного порта возможна организация передачи данных только в соответствии с форматом представленном на рисунке 8. Вывод управления передатчиком позволяет побитно записывать данные в последовательный порт и в ‘ручную’ создавать форматы сообщения. Структура последовательного порта такова, что информация, выводимая с компьютера, выглядит как двуполярные импульсы напряжения с размахом ±12 вольт.

Рисунок 8. формат данных последовательного порта.

Внешний вид последовательного порта СОМ-1 с обозначением выводов показан на рисунке 7, а назначение выводов в таблице 2. Для создания стандартного телеграфного канала используется модуль сопряжения (ключ), который управляет схемой тонального усилителя выпрямителя в аппаратуре организации радиоканала.

Устройство сопряжения представляет собой электронный ключ и усилитель выпрямитель аппаратуры организации радиоканала. В целях безопасности и предотвращения протекания больших токов в порт, ключ выполнен с применением оптопары.

Принципиальная схема устройства сопряжения предоставлена в рисунке 9.

Таблица 2. Обозначения выводов портов СОМ на 9 и 25 выводов.

Напряжение с последовательного порта управляет световым потоком светодиода VD3 оптопары. Для ограничения тока, последовательно с излучателем VD3 включён резистор R8, он так же определяет допустимую величину нагрузки. Диод VD4 предназначен для обеспечения симметричности нагрузки. Управление световым потоком светоизлучателя VD3 ведётся по логической 1 на выходе последовательного порта. Фотодиод оптрона VD2, облучаемый светоизлучателем VD3, меняет своё сопротивление в зависимости от интенсивности светового потока. Таким образом, осуществляется гальваническая развязка компьютера с устройством сопряжением. При освещении фотодиода VD2 его сопротивление снижается, ток в цепи базы транзистора VT2 растёт и транзистор открывается. Резистор R7 шунтирует базовый переход транзистора и предназначен для ограничения тока фотодиода. Диод VD1 выполняет функции зашиты схемы от неправильного подключения к линии (для индикации неправильного включения линии). R6 - дополнительная защита источника питания –20В в АОРК. Благодаря низкоомному сопротивлению делителя (R4R5/R4+R5)R6 получается малое сопротивление линии, в связи с этим паразитные наводки в линии малы, а значит низок уровень фона. Так же для уменьшения сопротивления линии, управление схемой ведётся по цепи эмиттера VT1.

Итак, при освещении фотодиода VD2, его внутреннее сопротивление падает, транзистор VT2 открывается. При открытом транзисторе VT2 появляется разница напряжений между базой и эмиттером VT1 и транзистор VT1 открывается, подаётся напряжение на транзистор VT5. Транзистор VT5 входит в схему усилителя постоянного тока аппаратуры организации радиоканала. Управление транзистором VT5 вызывает формирование на выходе АОРК двуполярных посылок с уровнями 60 вольт с манипуляцией оналогичной с входной.

Рисунок 9. Принципиальная схема устройства сопряжения.

Трансляция сообщения в эфир производится с помощью передатчика и возбудителя. Данные подаются на возбудитель через телеграфный вход.

3.2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

3.2.1 ФОРМАТ СООБЩЕНИЯ ПРОТОКОЛА POCSAG.

Формат сообщения.

Формат сообщения – это определённая последовательность двоичных слов. Формат сообщения в протоколе POCSAG это последовательность двоичных слов, характер кодирования которых, согласуется с протоколом POCSAG. Преобразование информации, передаваемой на пейджер, в формат протокола POCSAG происходит по средствам программы PE. После формирования информации в двоичную форму она поступает на выход коммуникационного порта в виде двухполярных импульсов напряжения 12 В. Далее импульсы преобразуются в напряжение 60 В. Значению +60 В соответствует частота нажатия, значению -60 В – частота отжатия. Так как сигнал идет в инверсной форме, то "1" соответствует меньшая частота (частота отжатия), а "0" – большая частота (частота нажатия).

Как говорилось ранее, перед каждым сообщением следует преамбула длинной не менее 576 бит, представляющая собой чередующеюся последовательность "010101010101..." Во время ее передачи пейджер переводится в режим "прием сообщения". После преамбулы следует передача "пачек", число которых произвольно.

Каждая "пачка" состоит из слова синхронизации в ее начале и восьми кадров (фреймов). Формат кодового слова кадровой синхронизации в шестнадцатеричной форме имеет значение "7CD215D8". Первым битом слова синхронизации является флаг. У слова кадровой синхронизации, адресного слова и "пустого" слова флаг имеет значение "0", а у информационного слова флаг имеет значение "1".

Фрейм состоит из двух кодовых слов. Если это первый фрейм сообщения, то первое слово - это слово адреса, а второе слово – информационное слово. Рассмотрим подробно структуру адресного слова. Возьмем для примера адрес "1333333". В шестнадцатеричной форме адресное слово будет иметь вид 51615BF4. Вид адресного слова в двоичной форме показан в таблице 3. Бит №1 – флаг, биты №2-19 определяют адрес пейджера. Действительный адрес пейджера имеет 21 разряд в двоичной форме, но так как адрес пейджера прикреплен к конкретному фрейму, а количество фреймов равно восьми, то последние три бита, определяющие номер фрейма, не передаются. Адрес "1333333" в двоичной форме имеет вид – "101000101100001010101". Последние три бита, имеющие значение "101", показывают, что номер фрейма шестой, так как в десятичной форме число "101" имеет значение "5", а первому фрейму соответствует значение "000". Как видно из таблицы 3, старшие 18 битов адреса "1333333" занесены в адресное слово битами №2-19. Биты №20-21 функциональные. Если они имеют значение "11", то это значит, что после адреса будет передаваться буквенно-цифровая информация, если значение "00", то цифровая информация, а если "01" или "10", то тоновый вызов. В нашем примере после передачи адреса передаётся буквенно-цифровая информация, а значит биты №20-21 имеют значение "11". Остальные одиннадцать бит (биты №22-32) – избыточные биты.

После передачи адресного слова следует информационное слово, содержащего информацию, предназначенную абоненту пейджера. Для примера покажем первое после адреса информационное слово при передаче сообщения "ПЕЙДЖЕР". Значение первого информационного слова в передаче данного сообщения в шестнадцатеричной форме будет иметь вид "EBA32D44". В двоичной форме кодовое слово показано в таблице 4. Бит №1 – флаг, имеющий значение "1". Далее биты №2-21 содержат непосредственно информацию, передаваемую на пейджер. Так как применяется семибитовое кодирование, каждому символу соответствует семь бит, причем первым передается младший бит, а последним старший бит. К примеру: первый символ, передаваемый на пейджер, содержится в битах №2-8, что соответствует значению "1101011", а так как первым передается младший бит, то номер символа, соответствующей кодировочной таблице будет иметь значение "1101011". В шестнадцатеричной системе будет иметь значение "6B". Сравнивая номер символа с кодировочной таблицей пейджера NEC, приведенной в таблице 12, видим, что номер символа соответствует символу "П", который является первой буквой слова "ПЕЙДЖЕР". Аналогично передается следующий символ (биты №9-15), что соответствует значению "1010001". Перевернув значение и переведя в шестнадцатеричную форму, получаем номер символа, соответствующий значению "45". Сравнивая с кодировочной таблицей, видим, что номер символа соответствует символу "Е". Этот символ является второй буквой слова "ПЕЙДЖЕР". Аналогично передаются все остальные символы. Из-за того, что в одном кодовом слове передается двадцать информационных бит, последний бит третьего символа передается в следующем информационном слове, следующих друг за другом.