您好,欢迎访问三七文档
周芒男1963年出生硕士学位讲师研究方向:消费类数码电子RDS接收机设计周芒(重庆电子工程职业学院机电系,重庆400700)摘要:本文介绍了广播数字系统RDS基本数据格式以及如何利用硬件和软件相结合实现RDS数据接收和处理。由专用集成电路芯片实现信号副载波解调,输出的RDS脉冲编码信号送到MCU实现解码。重点讨论了对RDS编码信号进行高效快速数据采样和运算处理。由于算法简洁和易于实现,输入数据的同步、校验和有效数据的提取用普通MCU就可完成。和普通的专用芯片接收方案相比,具有更高的性价比、产品功能开发更为灵活。关键字:RDS;CRC校验码;数据帧;同步字中图分类号:TN93文献标识:ARDSreceiverdesignZHOUMang(ChongQingCollegeofElectronicEngineering,ChongQing400700)Keywords:RDS;CRC;dataframe;syncwordAbstract:ThearticleintroducedthebasicdataconstructionofRDSandHowtousehardwareandsoftwarecombinationtoachieveRDSdatareceptionandprocessing.SubcarrierdemodulationiscompletedbyASICthatoutputsRDSpulsesignaltothedecodingMCU.DiscussfocusesonfastandefficientRDSsignalsamplingandprocessing.Thealgorithmisconciseandeasytoimplement,socommonMCUcancompletetheinputdatasynchronization,verificationandvaliddataextraction.ComparedtocommonlysolutionthatdecodersthedatabyASIC,Themethodismorecost-effectiveandmoreflexibleforproductfeaturedevelopment.1广播数字系统RDS简介RDS(RadioDigitalSystem)是由欧洲广播联盟(EBU)于1984年提出的技术标准。该技术充分利用了现有调频广播的带宽,不需要分配专门的带宽,57KHz的副载波数据信号叠加在调频节目频段上,在接收音频信号的同时可收到数字信号。数据内容包括电台名称、节目类型、交通信息、标准时间、广告信息等。目前出口欧美的FM收音机大多要求RDS功能。针对RDS接收机的基本功能要求,本文重点讨论数据信号格式和数据的接收处理方法。2RDS数据格式RDS的数据信号传送是以帧为一个基本单元,一次有效的数据采集至少是一个完整的数据帧,其格式如图2.1所示。一帧数据由4个数据块组成,每个数据块包含26比特数据位,高16位是信息代码,低10位是校验码和数据块识别号(即图中偏移量)。数据传输比特率是1187.5Hz。所以一帧数据共有104比特,传输时间约为87.6毫秒。图2.1主要术语中解释如下。节目识别码PICode:当前广播节目所独有的识别码,只出现在数据块1。帧类型码GroupTypeCode:该帧数据所属类型,只出现在数据块2,它决定了数据块3、4的用途。交通节目代码TP:当前广播节目是否交通节目,只出现在数据块2。节目类型码PTY:当前广播节目信息内容所属类型代码,只出现在数据块2。各个偏移量对应的具体数值如下:偏移量A=0x00fc;偏移量B=0x0198;偏移量C(版本A)=0x0168;偏移量C’(版本B)=0x0350;偏移量D=0x01b4图2.1RDS帧数据格式3系统硬件结构RDS解调制电路如图3.1所示。集成电路BU1924F是专用的RDS副载波解调IC,它内置数字锁相环和57KHz带通滤波器。解调电路的输入信号MFIN是来自FM收音高频头输出的中频RDS调制信号IF。RDS基带编码数据由输出信号CLK、DATA送到数字处理单元,其波形如图3.2。考虑到数据时钟的频率只有1千多赫兹,数字信号处理单元采用普通单片机就可以完成运算。图3.1RDS解调制电路图3.2RDS数据和时钟波形4RDS数据接收及处理为了及时响应RDS解调器串行接口送来的数据,数字信号处理单元采用外部中断方式来采集数据,RCLK接上升沿外部中断输入口,RDATA接普通输入口即可。注意时钟周期是842us,每次采集数据后在中断服务程序中处理数据的时间不能太长,最好在200us到300us以内。根据图2.1的帧数据结构看出,一帧完整的数据传输的顺序是数据块1、数据块2、数据块3、数据块4、,而每个数据块的26个位传输顺序是高位在前,即先传输右边高位数据。要接收一帧完整的数据,首先要以数据块1作为数据同步、然后可以按顺序分别接收其它三个数据块。如果某一数据块出现接收错误,其他该帧已接受数据必须丢弃,重新同步。4.1第一阶段数据块1接收和同步定义位长16比特的数据存储数组R_buf[4],用于存放4帧数据的有效信息,即每个数据块的高16位。设置长度为4字节的数据接收缓冲器Rbuf,共有32比特。其数据结构如下:1514131211109876543219876543210DDDDDDDDDDDDDDDXXXXXXCCCCCCCCCC其中D15--D0是16比特信息数据,X是不用的6比特位。C9--C0是10比特包含有信息数据的校验码和数据块同步字。每次中断接收到1位数据后,Rbuf各位逻辑左移一位,新的数据位存入右边最低位。数据结构变化如下:14131211109876543219876543210iDDDDDDDDDDDDDDCXXXXXXCCCCCCCCDB其中Bi为新接收的数据位,注意未使用的6比特XXXXXX不参与左移运算。因为RCLK是持续输出的接收时钟,即使在无RDS数据的时候也是如此。因此为了确定Rbuf是否收完了一个数据块1,每次新接收一位数据都需要对Rbuf进行一次CRC校验和同步字的判断。RDS校验码的生成多项式为:1087543g(x)=x+x+x+x+x+x+1根据该多项式对高16位数据进行CRC校验码计算【1】,得到校验码Dcrc再和低10位数据做异或运算,如果该运算结果等于数据块1的同步字偏移量A,则表明数据块1的数据接收正确完成。Rbuf的高16位数据就是数据块1的有效信息代码。图4.1数据块1接收程序流程图4.2数据帧的其它三个数据块的接收一旦数据块1正确接收并完成同步后,就可以用计数的方式进行其它三个数据块的接收。每接收26比特的数据就做一次CRC校验和块同步确认,算法和4.1介绍的一样。但是偏移量A需要分别换为偏移量B、偏移量C、偏移量D。每次数据块正确接收后就存入相应的接受缓冲区Rbuf,直到数据块4接收完进入中断程序Rbuf逻辑左移1位,RDATA存入最低位计算Rbuf高16位CRC校验码DcrcDcrc^Rbuf(低10位)等于偏移量A?Rbuf高16位存于R_buf[0]YESNO退出中断程序成,为了保证数据帧的正确性,每当校验结果出现错误,都必须重新回到数据块1的接收阶段又从数据帧同步开始。5接收机的RDS数据处理软件设计根据RDS接收机的功能要求和RDS数据帧信息的有关定义,可以对接收机的数据处理软件进行设计。从RDS的数据帧信息编码的结构上看,不同类型的数据信息的分类是由帧类型码(GroupTypeCode)来决定。设计中根据需要的信息来决定获取哪一类组类型码的的数据。RDS数据可以包含非常丰富的信息内容,下面主要对常用的数据信息处理进行介绍。5.1电台服务商名称PSN(ProgammeServiceName)由PSN可以知道当前电台名称。图5.1PSN数据帧结构PSN的帧类型码为0A或0B。电台名称由8个ASCII码字符组成,每帧数据包含了其中两个字符(见图5.1中电台名字符段),所以需要4个数据帧才能组成一个完整的电台名称。解码控制位(Decodercontrolbits)的C0、C1位确定了8个字符组合的顺序,如C1C0=00则表示该数据帧的字符是8个字符的前两个。注意必须收完8字节的数据后才能组合成完整的电台名称,即电台名称由4帧数据组成。5.2时间信息处理由时间数据帧可以获得当前的本地时间。图5.2时间数据帧结构时间数据帧的帧类型码为4A(B0=0表示A版本),它有5比特的小时代码、6比特的分钟代码和5比特的本地时间的修正代码。在进行时间计算时,要考虑对UTC时间格式修正。修正码的最高位0表示正数,1则表示负数,是以半小时为单位。5.3节目类型名称PTYN(ProgrammeTypeName)节目类型名称PTYN说明正在播出的是哪一类节目,如体育、音乐等。在图2.1中,PTY(PT4至PT0位)定义了32种节目类型名称,具体内容见参考文献【1】的AnnexE。需要说明的是因为PTYN是较重要的信息,所以在每个数据帧内都包含有PTY信息,它与帧类型码无关。该信息可以帮助用户快速的搜索感兴趣的节目类型。6结语本文介绍的RDS接收机使用硬件解调制和软件解码的设计技术,与专用RDS数字解码芯片构成的系统相比,具有方便灵活和低成本的特点。该技术已经在多个出口的FM调频接收机产品上得到应用。在此基本设计思路上,也很容易根据客户要求开发出功能更完善的RDS接收机。在我国目前还没有具有RDS功能的调频广播电台,在实际的设计开发过程中需要配备RDS信号发生器作为信号源。参考文献【1】NATIONALRADIOSYSTEMSCOMMITTEE.UNITEDSTATESRBDSSTANDARD[S].USAArlington,VA22202.19983【2】刘小兵.广播数据系统(RDS)接收机原理.现代电子技术,2004,27(12):34-36【3】李华.利用调频立体声基带传送数据信息的原理及实现.电子技术应用,2001,27(7):55-57【4】孙晓宁.汽车音响系统中RDS的软件设计与实现[D].辽宁大连:大连理工大学,2007年【5】张纪升.基于广播数据系统(RDS)的交通及出行者信息系列标准研究与制定.交通标准化,2008,187(12下):51-52【6】向昊,徐家恺.高集成RDS调频收音模块设计.微处理机,2008,29(01):11-13【7】孙光,宋荣.基于广播数据系统的城市公交广告信息传输.现代电子技术,2009,32(03):33-35附录:作者简介周芒男47岁讲师重庆电子工程职业学院机电系1989年毕业于重庆大学自动化系,获工学硕士学位89年至96年:重庆钢铁专科学校机电系任教96年至07年:在广东地区从事消费类数码电子产品的开发设计电话:187125726091EMAIL:zhou_mang@126.Com
本文标题:RDS-接收机设计
链接地址:https://www.777doc.com/doc-8586118 .html