硬MODEM与软MODEM之间的选择

类型分类：: 科普知识

数据分类：: 轻触开关

硬MODEM与软MODEM之间的选择

发布日期：2022-04-27 点击率：85

想要为嵌入式应用选出最好的调制解调器（modem）技术,就得先弄清楚可用的系统资源和影响选择的限制条件。一个硬modem包含一个控制器,一个DSP,数据和程序存储器,实际上它是不消耗系统资源的。嵌入式系统的主处理器通过一个串口或并口与之通信,并且必须给其发送固定的初始化设置命令串,来控制modem和数据。modem处理器不需要主处理器或嵌入式系统的干预,负责处理所有的调制解调函数,包括均衡、回声抵消、调制、解调、纠错和压缩。modem进行简单的数据发送和数据接收。
　　相反,软modem是通过主处理器来实现的。它们必须与其他的软件并发运行,如用户接口、纠错和数据通信中的压缩。系统的存储器存储了软modem代码,它必须足够大以存储modem和其他应用程序的代码,并且为使所有软件能够很好的运行必须足够快。
　　另外,一定要考虑操作系统的能力和局限性。许多操作系统非常简单,只够运行已有的应用软件,它们很难满足时间临界段modem代码和其他软件同时运行的多任务需求。modem代码需要保证中断时间和足够的中断时延,以保证最大处理时间。特别要用心考虑modem所需的MIPS。
　　modem代码要执行很多的乘法或加法运算,一般用一个DSP,它可以在每个时钟周期内完成一次乘法或加法运算。而一个通用处理器完成同样的运算大概需要3~5个时钟周期。因此,对于modem代码来说,30MIPS的处理器就相当于6~10MIPS的DSP。
　　其他需要重点考虑的就是AT命令集和响应代码。Windows应用程序需要ITU（国际电信同盟）标准V.250,但几乎没有嵌入式modem严格符合这个标准。硬modem带有预定义的AT命令集,其中包括modem支持的所有特性。嵌入式软modem通常有很少的特性,故仅有很少的AT命令集。
　　在软modem应用中,系统时钟是临界区。为了满足ITU协同工作的需求,modem时钟至少稳定在100ppm。因此,系统晶振或时钟源一定要精确到100ppm,包括初始化精度、温度漂移、老化、负载电容的误差。
DAA技术
　　向在软、硬modem之间选择一样,直接存取配置（Direct Access Arrangement, DAA）技术的选择是系统决策的关键。DAA影响到modem的性能、固定标准、特征集,PC板面积和成本。DAA的主要功能是将SELV（Safety Extra Low Voltage, 安全超低电压）电路与高压电路TNV（Telephone Network Voltage, 电信网络电压）进行隔离。
　　硬modem通常带有集成DAA解决方案,因此,选择硬modem就意味着选择了DAA技术。相反,由于软modem没有定制的DAA解决方案,可选择更多DAA,灵活性更高。尽管基于DAA的变压器可以同软modem一起工作,但有些特性,如固态DAA包括的并行摘机状态检测,增加了变压器DAA的成本,也使软modem代码复杂化。
如果不对硬件进行重新设计,变压器DAA的未来升级将是困难的或不可能的。所以,用旧的、不可变的DAA限制了软modem固有的灵活性是不可取的。
　　另一方面,耦合电容DAA在modem性能、软件可编程支持、增强安全/冲击性能和丰富的特性集合上具有很突出的优点。它们体积小、成本低,适合各种速度的modem。耦合电容DAA提供了多种特性,包括呼叫者识别、摘机挂机入侵检测、有效行检测、以及过电流保护。耦合电容DAA的另一个特色是只需简单的系统端接口器件的替换,就可以实现软、硬modem互换,而行端（TNV）电路不受影响。由于大部分兼容的相关电路都在行端,所以这种设计是很合理的。
　　其他的DAA技术处在变压器DAA和全耦合电容DAA之间。当前的一些固态DAA产品采用电容加变压器的耦合方式,这种方法比传统的变压器方法有改进,但它依然需要一个变压器,比纯电容绝缘技术需要更多的外部器件。另外,这种技术只适合于特定的modem,不支持软modem。如果为了降低成本计划从硬modem转为软modem,那么对于DAA技术的选择就至关重要了,因为那直接影响到是否能顺利过渡的问题。
成本与风险
　　如果谈到风险的控制,那么硬modem会更胜一筹,它们是嵌入式通信问题的一个完整的解决方案,并且有参考设计和推荐的PC板布线,它们可以被移植到任何设计中。具有代表性的就是生产商已经在实验室中对这些产品进行了全面的测试,而且消费者使用了数以万计的产品,也就是进行了实测。因此,生产商能更容易的确定并解决操作和性能方面的问题。硬modem还具有国际标准认证的记录,在过去的时间里硬modem的解决方案已经通过了认证测试,且硬modem的应用通过首次测试。
　　这种降低风险的代价就是让硬modem成本略微上升,解决硬modem成本问题的最好方法就是在应用中选用合适速度的modem,并利用现有的引脚兼容的芯片来应付将来的速度的升级。另一方面,软modem可能看起来更便宜,但在选择软modem之前要确定是否所有的成本都考虑进去了。软modem与主处理器相连接,其操作系统本身就是新的、大的未测试产品。
　　在实际中,解决modem问题越多,不支持问题的风险就越低。在选择硬modem和软modem的问题上,对所面临的风险要有全面的了解,做出全面的计划来降低风险。

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