調頻廣播接收監測系統的設計研究

李想 張德勇

摘要：本文介紹的調頻廣播接收監測系統采用模塊化設計思想，提出一種以STM32為核心的新型專用調頻接收機，并帶有自定義輪播、網絡監控的功能，更直觀、更有效的保證節目的安全播出。

關鍵字：調頻接收 STM32 輪播 網絡監控

隨著科學技術的發展，目前重慶廣電中心706臺的自臺監控系統日趨完善，模擬電視和數字電視的接收和播放情況都能實時的體現在監控中心上，對于模擬調頻發射出的信號，不僅要輪流的播放每個調頻信號的內容，并且也要直觀有效的反映在監控中心上，是目前一個棘手的問題。因此本文提出一種以STM32核心，集調頻接收、功率放大、網絡控制、頻率儲存、節目自定義輪播等為一體的專用調頻廣播接收監測系統，接入本臺的自臺監控中心，并實時體現，因此更能直觀、簡單的反映機房調頻播出情況。

1 調頻接收監測系統的組成

系統包含10Ch調頻接收模塊組、MCU處理模塊、網絡接口、電源模塊、存儲模塊、顯示和按鍵模塊等，如下圖一。

MCU采用意法半導體的STM32單片機作為系統核心，協調周圍其他部件工作，實現頻率存儲、節目自定義輪播、自定義上傳節目狀態、web訪問或按鍵修改相關系統參數等。

2 高速、穩定的硬件設計

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個頻道的節目輪播（支持立體聲輸出）和節目狀態采集。RDA5820支持SPI協議，因此可方便的在同一總線上對單個設備的操作。

2.2 EEPROM采用AT24C02型號，它是電可擦可編程只讀存儲器，是一種掉電后數據不丟失的存儲芯片。主要用來儲存頻道頻率，通過IIC協議可隨時對數據讀取和存儲。

2.3 電源采用AC220的開關電源，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，使系統有個良好的電源供電環境。

2.4 功放及揚聲器

因廣電監測特殊要求，重慶廣電中心706臺一直對調頻廣播的內容進行實時監測，防止違法、不和諧的內容播出。因此本設計方案特意加上了功放及揚聲器。RDA5820將接收處理后的L、R聲道信號經功率放大器，由揚聲器播出。

2.5 網絡與顯示

以太網的軟硬件設計，可以分為兩個部分，一個是硬件以太網收發芯片的使用，一個是軟件嵌入式以太網協議棧的實現。以太網收發芯片的使用是比較復雜的，市面上常見比較廣泛的以太網收發芯片種類也比較多，有SPI接口的ENC28J60，也有并口形式的RTL8019S，CS8900A等。綜合考慮，設計采用MCU+ENC28J60，這種方案的優點在軟件上更容易實現，因此由ENC28J60以太網控制器、 HR911105A集成變壓器和RJ45接口組成網絡接口部分。

顯示LCD5110它是84x48 的點陣LCD，可以顯示4 行漢字，采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數量大幅度減少，包括電源和地在內的信號線僅有9條。支持多種串行通信協議，傳輸速率高達4Mbps，可全速寫入顯示數據，無等待時間。

3 網絡協議及監控管理

3.1 以太網協議LwIP

LwIP是瑞典計算機科學院（SICS）的Adam Dunkels 開發的一個小型開源的TCP/IP協議棧。LwIP是Light Weight （輕型）IP協議，有無操作系統的支持都可以運行。LwIP實現的重點是在保持TCP協議主要功能的基礎上減少對RAM 的占用，它只需十幾KB的RAM和40K左右的ROM就可以運行，這使LwIP協議棧適合在低端的嵌入式系統中使用。在TCP/IP傳輸層中有TCP和UDP兩種協議，TCP提供IP環境下數據的可靠傳輸，UDP提供的是不可靠傳輸，因此，系統采用TCP協議。

3.2 系統的管理和數據監控機制

系統采用按鍵和web網頁訪問的方式進行調頻接收機的管理和設置，包含頻道頻率調整、音量調整，播出方式調整。例如頻道調整：軟件可以通過配置RDA5820的O3H寄存器來選擇FM頻道，步進長度（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。當軟件寫03H寄存器的TUNE（Bit[4]位為1時，RDA5820會自動開始TUNE.在TUNE結束時（如果STCIEN設為1，會產生一個中斷信號INT由GPIO2送出），STC會被置1，軟件可以通過讀0AH和0BH寄存器來得到當前頻點的狀態值（ST、FM_TURE、FM_READY RSSI READCHAN等））。配置好RDA5820的寄存器后，將會每50ms一次取樣每個頻道信號的狀態及信號電平值，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信號打包上傳給服務器，另一RDA5820芯片將每5S播出自定義頻道頻率，同時在LCD5110顯示屏上實時顯示當前播出的頻率。

4 結束語

綜上所訴，結合重慶廣電中心706臺的實際情況，整合了調頻接收、數據上傳和音頻播出為一體的調頻接收機，雖然針對性較強，但對于調頻廣播的監測，有很好的建設性意義。

參考文獻：

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