調(diào)頻廣播接收監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

李想 張德勇

摘要：本文介紹的調(diào)頻廣播接收監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，提出一種以STM32為核心的新型專用調(diào)頻接收機(jī)，并帶有自定義輪播、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的功能，更直觀、更有效的保證節(jié)目的安全播出。

關(guān)鍵字：調(diào)頻接收 STM32 輪播 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前重慶廣電中心706臺(tái)的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)日趨完善，模擬電視和數(shù)字電視的接收和播放情況都能實(shí)時(shí)的體現(xiàn)在監(jiān)控中心上，對(duì)于模擬調(diào)頻發(fā)射出的信號(hào)，不僅要輪流的播放每個(gè)調(diào)頻信號(hào)的內(nèi)容，并且也要直觀有效的反映在監(jiān)控中心上，是目前一個(gè)棘手的問題。因此本文提出一種以STM32核心，集調(diào)頻接收、功率放大、網(wǎng)絡(luò)控制、頻率儲(chǔ)存、節(jié)目自定義輪播等為一體的專用調(diào)頻廣播接收監(jiān)測系統(tǒng)，接入本臺(tái)的自臺(tái)監(jiān)控中心，并實(shí)時(shí)體現(xiàn)，因此更能直觀、簡單的反映機(jī)房調(diào)頻播出情況。

1 調(diào)頻接收監(jiān)測系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)包含10Ch調(diào)頻接收模塊組、MCU處理模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、電源模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示和按鍵模塊等，如下圖一。

MCU采用意法半導(dǎo)體的STM32單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，協(xié)調(diào)周圍其他部件工作，實(shí)現(xiàn)頻率存儲(chǔ)、節(jié)目自定義輪播、自定義上傳節(jié)目狀態(tài)、web訪問或按鍵修改相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)等。

2 高速、穩(wěn)定的硬件設(shè)計(jì)

2.1音頻接收采用2片RDA5820芯片組成10通道的接收模塊組，來完成10個(gè)頻道的節(jié)目輪播（支持立體聲輸出）和節(jié)目狀態(tài)采集。RDA5820支持SPI協(xié)議，因此可方便的在同一總線上對(duì)單個(gè)設(shè)備的操作。

2.2 EEPROM采用AT24C02型號(hào)，它是電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，是一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片。主要用來儲(chǔ)存頻道頻率，通過IIC協(xié)議可隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)。

2.3 電源采用AC220的開關(guān)電源，電源輸出有+5V、+12V、-12V和GND。再通過LDO給芯片供電，可大大降低電源紋波，使系統(tǒng)有個(gè)良好的電源供電環(huán)境。

2.4 功放及揚(yáng)聲器

因廣電監(jiān)測特殊要求，重慶廣電中心706臺(tái)一直對(duì)調(diào)頻廣播的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，防止違法、不和諧的內(nèi)容播出。因此本設(shè)計(jì)方案特意加上了功放及揚(yáng)聲器。RDA5820將接收處理后的L、R聲道信號(hào)經(jīng)功率放大器，由揚(yáng)聲器播出。

2.5 網(wǎng)絡(luò)與顯示

以太網(wǎng)的軟硬件設(shè)計(jì)，可以分為兩個(gè)部分，一個(gè)是硬件以太網(wǎng)收發(fā)芯片的使用，一個(gè)是軟件嵌入式以太網(wǎng)協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)收發(fā)芯片的使用是比較復(fù)雜的，市面上常見比較廣泛的以太網(wǎng)收發(fā)芯片種類也比較多，有SPI接口的ENC28J60，也有并口形式的RTL8019S，CS8900A等。綜合考慮，設(shè)計(jì)采用MCU+ENC28J60，這種方案的優(yōu)點(diǎn)在軟件上更容易實(shí)現(xiàn)，因此由ENC28J60以太網(wǎng)控制器、 HR911105A集成變壓器和RJ45接口組成網(wǎng)絡(luò)接口部分。

顯示LCD5110它是84x48 的點(diǎn)陣LCD，可以顯示4 行漢字，采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號(hào)線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議，傳輸速率高達(dá)4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時(shí)間。

3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及監(jiān)控管理

3.1 以太網(wǎng)協(xié)議LwIP

LwIP是瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué)院（SICS）的Adam Dunkels 開發(fā)的一個(gè)小型開源的TCP/IP協(xié)議棧。LwIP是Light Weight （輕型）IP協(xié)議，有無操作系統(tǒng)的支持都可以運(yùn)行。LwIP實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)是在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上減少對(duì)RAM 的占用，它只需十幾KB的RAM和40K左右的ROM就可以運(yùn)行，這使LwIP協(xié)議棧適合在低端的嵌入式系統(tǒng)中使用。在TCP/IP傳輸層中有TCP和UDP兩種協(xié)議，TCP提供IP環(huán)境下數(shù)據(jù)的可靠傳輸，UDP提供的是不可靠傳輸，因此，系統(tǒng)采用TCP協(xié)議。

3.2 系統(tǒng)的管理和數(shù)據(jù)監(jiān)控機(jī)制

系統(tǒng)采用按鍵和web網(wǎng)頁訪問的方式進(jìn)行調(diào)頻接收機(jī)的管理和設(shè)置，包含頻道頻率調(diào)整、音量調(diào)整，播出方式調(diào)整。例如頻道調(diào)整：軟件可以通過配置RDA5820的O3H寄存器來選擇FM頻道，步進(jìn)長度（100khz、200khz、50khz）由03H的Bit[1：0]SPACE來選擇，頻道由03H的Bit[15：6]CHAN[9：0]來選擇，頻率范圍（76Mhz-91Mhz、87-108Mhz、76-108Mhz）由03H的Bit[3：2]和Band[1：0]來選擇。當(dāng)軟件寫03H寄存器的TUNE（Bit[4]位為1時(shí)，RDA5820會(huì)自動(dòng)開始TUNE.在TUNE結(jié)束時(shí)（如果STCIEN設(shè)為1，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)INT由GPIO2送出），STC會(huì)被置1，軟件可以通過讀0AH和0BH寄存器來得到當(dāng)前頻點(diǎn)的狀態(tài)值（ST、FM_TURE、FM_READY RSSI READCHAN等））。配置好RDA5820的寄存器后，將會(huì)每50ms一次取樣每個(gè)頻道信號(hào)的狀態(tài)及信號(hào)電平值，部分偽程序如下：

Mov 0x0000， 40H //set Rx mode

Mov 0x1A10， 03H //Set channel number to 97.4MHz， space to 100KHz， band to 87～108MHz

Delay 50ms

*Wait for GPIO2=0 //optional， wait for tune complete， if use interrupt

*Wait for STC=1 //optional， wait for tune complete， if use polling method

Read 0A， 0BH //read stauts

Stop Tune

再將10ch信號(hào)打包上傳給服務(wù)器，另一RDA5820芯片將每5S播出自定義頻道頻率，同時(shí)在LCD5110顯示屏上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前播出的頻率。

4 結(jié)束語

綜上所訴，結(jié)合重慶廣電中心706臺(tái)的實(shí)際情況，整合了調(diào)頻接收、數(shù)據(jù)上傳和音頻播出為一體的調(diào)頻接收機(jī)，雖然針對(duì)性較強(qiáng)，但對(duì)于調(diào)頻廣播的監(jiān)測，有很好的建設(shè)性意義。

參考文獻(xiàn)：

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