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Amateurfunktechnik
■ Der Trick mit dem FSK-Modem
Beim PC verbleibt also nur noch die Centronics-Schnittstelle.
Die ist aber von Haus
aus nur für die Datenausgabe geeignet
(also unidirektional) und arbeitet eigentlich
byteweise. Trotzdem können wir sie
auch für den Datenempfang verwenden:
Man kann eine der vorhandenen Hilfsleitungen
für den Druckerzustand als Eingabeleitung
benutzen und über eine andere
Leitung auch einen Interrupt auslösen. Die
Startbit/Stopbit-Problematik gibt es hier
nicht; die ankommenden Signale werden
(wie sie eintreffen) dem Prozessorbus
übergeben. Das einzige Problem, das nun
noch gelöst werden muß, ist das der zu
häufigen Interrupts. Die Lösung besteht
hier in einem kleinen Puffer auf dem Modem,
das einige Bit (in unserem Fall boten
sich 16 Bit an) zwischenspeichert.
Wenn der Zwischenspeicher gefüllt ist,
wird ein Interrupt ausgelöst und die 16 Bit
können während dieses einen Interrupts
seriell in einem „Datenburst“ auf der
Hilfsleitung zum PC gelangen: Schon ist
die Interruptrate auf 1/16 reduziert – und
das macht 9600- oder sogar 19200-Baud-
Betrieb mit dem Modem möglich, ohne
daß die Interruptrate für den PC höher
liegt als bei 1200 Baud. Der Sendebetrieb
kann in ähnlicher Weise abgewickelt werden.
Andererseits bedeutet der Puffer
natürlich zusätzlichen Aufwand – und den
wollten wir ja eigentlich vermeiden. Doch
kann man aber einige Modemfunktionen
in die Software verlagern, wie das nach
dem G3RUH-Standard vorgesehene Verwürfeln
(Scrambeln) der Daten und die
aufwendige Signalerkennungsschaltung
(DCD), so daß der Mehraufwand für den
Puffer wieder ausgeglichen wird.
■ Übersichtsschaltplan
Bild 1 zeigt den Übersichtsschaltplan des
Modems. Es ist mit insgesamt sechs Signalleitungen
an die Centronics-Schnittstelle
des PCs angebunden. Die Übertragung der
Sende- und Empfangsdaten erfolgt dabei
seriell, da die Centronics-Schnittstelle nur
vier Eingangsleitungen besitzt. Die Anordnung
der übrigen Blöcke entspricht dem
Standard-G3RUH-Modem in der Version
von DF9IC [2].
Die Sende- und Empfangsdaten laufen,
wie bereits erwähnt, in Bursts von jeweils
16 Bit über die Schnittstelle. Im Sendefall
werden diese 16 Daten über TXD mit
Hilfe der BURST-Steuerleitung in den
Sendepuffer des Modems eingeschrieben.
Es folgen das Auslesen im Modem-Sendetakt
und das Filtern mit dem in einem
EPROM kodierten digitalen FIR-Filter.
Ein nachfolgendes Analogfilter beseitigt
störende Abtastsignale des digitalen Fil-
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FIR-Kurven im EPROM
Schalterstellung* Grenz-
SW4 SW3 SW2 SW1 frequenz**
ON ON ON ON 1
ON ON ON OFF 0,8
ON ON OFF ON 0,6
ON ON OFF OFF 0,5
ON OFF ON ON 0,4
ON OFF ON OFF 0,35
ON OFF OFF ON 0,3
ON OFF OFF OFF 0,25
* die weiteren Schalterstellungen dienen als
Reserve
** Grenzfrequenz des kompensierten externen
Tiefpaß (normiert auf 9600 Baud)
ters. Ein Scrambeln der Daten, wie es für
ein normgerechtes G3RUH-FSK-Signal
üblich ist, geschieht nicht, denn die Daten
kommen bereits fertig aufbereitet, NRZIkodiert
und gescrambelt aus dem PC.
Auf der Empfangsseite wird die demodulierte
NF des Empfängers wieder tiefpaßgefiltert
und einem binären Entscheider
zugeführt, der das Signal mit dem mittleren
Wert des stochastisch aus gleichvielen
Nullen und Einsen bestehenden Datenstrom
vergleicht. Das durch den Vergleich
gewonnene Rohdatensignal ist nun
noch zum richtigen Zeitpunkt, also in Bitmitte,
abzutasten. Dazu muß man aus dem
Signal dessen Takt zurückgewinnen. Hier
findet eine 32stufige digitale Phasenregelschleife
(DPLL) Verwendung.
Die Rohdaten werden mit dem rückgewonnenen
Takt abgetastet und dann wieder
in den Schnittstellenpuffer eingespeist.
Der durch 16 geteilte Empfangstakt signalisiert
dem PC, wenn der Puffer gefüllt ist.
Es werden dann 16 empfangene Bits mit
dem auch für die Sendeseite benutzten
Burst-Übertragungsverfahren aus dem Puffer
geholt. Eine Takterzeugungsbaugruppe
auf dem Modem generiert alle benötigten
Taktfrequenzen.
Die Software im PC übernimmt das
Entscrambeln der Daten sowie die Gewinnung
eines Kanalbelegungssignals
(DCD). Steht ein externes DCD-Signal
zur Verfügung, kann es dem PC ebenfalls
Bild 3: Ansicht eines betriebsfertigen PAR96-
Modems
über die Schnittstelle zur Verfügung gestellt
werden.
Da das Interface den interessantesten Teil
des Modems darstellt, möchte ich es etwas
genauer beschreiben; wer sich für Details
der restlichen Modemschaltung interessiert,
sei auf [2] verwiesen. Bild 2 zeigt zunächst
den prinzipiellen Aufbau des Interfaces.
Prinzipiell besteht das Interface aus zwei
hintereinandergeschalteten Schieberegistern
SR1 und SR2 sowie einer Steuerung,
die die Takte für beide Schieberegister
erzeugt und die Datenumschaltung vornimmt.
Im Sendefall schreibt der PC mittels
eines Hilfssignals (BURST) 16 Bit
Sendedaten seriell in SR1. Zur selben Zeit
geschieht das Auslesen von SR2 im Sendetakt
des Modems. Ist SR2 nach 16 Takten
leer, wird der Inhalt von SR1 mit hoher
Geschwindigkeit nach SR2 geschoben.
Danach erhält der PC (über CLK/16) das
Signal, daß SR1 leer ist: Es können erneut
16 Bit Sendedaten mit einem Burst nach
SR1 geschrieben werden.
Im Empfangsfall ist die Funktionsweise
genau umgekehrt. Der regenerierte Empfangstakt
des Modems bewirkt das Schreiben
der Empfangsdaten in SR1. Nach 16
Takten ist es gefüllt und sein Inhalt wird
mit hoher Geschwindigkeit nach SR2 transferiert.
Der PC erhält über CLK/16 das
Signal, daß SR2 gefüllt ist, er muß nun die
Daten über das „BURST“-Signal abholen,
bis der nächste Transfer stattfindet.
Die gesamte Steuerung ist dabei in
zwei programmierbaren Logikbausteinen,
PARSFT und PARCNT, integriert. Die
Erzeugung aller Steuersignale für die
Schieberegisterumschaltung sowie den
Transfer zwischen beiden Schieberegistern
wird aus Sende/Empfangs-Takt, dem Burstsignal
vom PC und einem 1,228-MHz-
Hilfstakt abgeleitet. Als Schieberegister
kommen zwei Bausteine ´4006 zur Anwendung.
■ Modem-Stromlaufplan
Der Gesamtstromlaufplan des Modems ist
der Übersichtlichkeit halber in zwei Bilder
aufgeteilt. Bild 4 enthält die beschriebene
Interfaceschaltung und das Sendeteil des
Modems, Bild 5 zeigt das Empfangsteil,
die Takterzeugung, alle Hilfsschaltungen
und die PTT-Ansteuerung.
■ Sendeteil
Die im Sendefall mit dem Sendetakt von
SR2 (IC5) gelieferten Daten werden in ein
weiteres 8-Bit-Schieberegister geschoben,
das die jeweils letzten acht Datenbits dem
FIR-Filter IC8 zuführt. Das EPROM
besitzt acht über SW1 wählbare Vorverzerrungscharakteristiken,
die den Frequenzgang
des Übertragungsweges kompensie-