调频广播接收监测系统的设计研究

李想 张德勇

摘要：本文介绍的调频广播接收监测系统采用模块化设计思想，提出一种以STM32为核心的新型专用调频接收机，并带有自定义轮播、网络监控的功能，更直观、更有效的保证节目的安全播出。

关键字：调频接收 STM32 轮播 网络监控

随着科学技术的发展，目前重庆广电中心706台的自台监控系统日趋完善，模拟电视和数字电视的接收和播放情况都能实时的体现在监控中心上，对于模拟调频发射出的信号，不仅要轮流的播放每个调频信号的内容，并且也要直观有效的反映在监控中心上，是目前一个棘手的问题。因此本文提出一种以STM32核心，集调频接收、功率放大、网络控制、频率储存、节目自定义轮播等为一体的专用调频广播接收监测系统，接入本台的自台监控中心，并实时体现，因此更能直观、简单的反映机房调频播出情况。

1 调频接收监测系统的组成

系统包含10Ch调频接收模块组、MCU处理模块、网络接口、电源模块、存储模块、显示和按键模块等，如下图一。

MCU采用意法半导体的STM32单片机作为系统核心，协调周围其他部件工作，实现频率存储、节目自定义轮播、自定义上传节目状态、web访问或按键修改相关系统参数等。

2 高速、稳定的硬件设计

2.1音频接收采用2片RDA5820芯片组成10通道的接收模块组，来完成10个频道的节目轮播（支持立体声输出）和节目状态采集。RDA5820支持SPI协议，因此可方便的在同一总线上对单个设备的操作。

2.2 EEPROM采用AT24C02型号，它是电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。主要用来储存频道频率，通过IIC协议可随时对数据读取和存储。

2.3 电源采用AC220的开关电源，电源输出有+5V、+12V、-12V和GND。再通过LDO给芯片供电，可大大降低电源纹波，使系统有个良好的电源供电环境。

2.4 功放及扬声器

因广电监测特殊要求，重庆广电中心706台一直对调频广播的内容进行实时监测，防止违法、不和谐的内容播出。因此本设计方案特意加上了功放及扬声器。RDA5820将接收处理后的L、R声道信号经功率放大器，由扬声器播出。

2.5 网络与显示

以太网的软硬件设计，可以分为两个部分，一个是硬件以太网收发芯片的使用，一个是软件嵌入式以太网协议栈的实现。以太网收发芯片的使用是比較复杂的，市面上常见比较广泛的以太网收发芯片种类也比较多，有SPI接口的ENC28J60，也有并口形式的RTL8019S，CS8900A等。综合考虑，设计采用MCU+ENC28J60，这种方案的优点在软件上更容易实现，因此由ENC28J60以太网控制器、 HR911105A集成变压器和RJ45接口组成网络接口部分。

显示LCD5110它是84x48 的点阵LCD，可以显示4 行汉字，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有9条。支持多种串行通信协议，传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。

3 网络协议及监控管理

3.1 以太网协议LwIP

LwIP是瑞典计算机科学院（SICS）的Adam Dunkels 开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈。LwIP是Light Weight （轻型）IP协议，有无操作系统的支持都可以运行。LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占用，它只需十几KB的RAM和40K左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。在TCP/IP传输层中有TCP和UDP两种协议，TCP提供IP环境下数据的可靠传输，UDP提供的是不可靠传输，因此，系统采用TCP协议。

3.2 系统的管理和数据监控机制

系统采用按键和web网页访问的方式进行调频接收机的管理和设置，包含频道频率调整、音量调整，播出方式调整。例如频道调整：软件可以通过配置RDA5820的O3H寄存器来选择FM频道，步进长度（100khz、200khz、50khz）由03H的Bit[1：0]SPACE来选择，频道由03H的Bit[15：6]CHAN[9：0]来选择，频率范围（76Mhz-91Mhz、87-108Mhz、76-108Mhz）由03H的Bit[3：2]和Band[1：0]来选择。当软件写03H寄存器的TUNE（Bit[4]位为1时，RDA5820会自动开始TUNE.在TUNE结束时（如果STCIEN设为1，会产生一个中断信号INT由GPIO2送出），STC会被置1，软件可以通过读0AH和0BH寄存器来得到当前频点的状态值（ST、FM_TURE、FM_READY RSSI READCHAN等））。配置好RDA5820的寄存器后，将会每50ms一次取样每个频道信号的状态及信号电平值，部分伪程序如下：

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

再将10ch信号打包上传给服务器，另一RDA5820芯片将每5S播出自定义频道频率，同时在LCD5110显示屏上实时显示当前播出的频率。

4 结束语

综上所诉，结合重庆广电中心706台的实际情况，整合了调频接收、数据上传和音频播出为一体的调频接收机，虽然针对性较强，但对于调频广播的监测，有很好的建设性意义。

参考文献：

[1] 戴云明 张立.基于LabVIEW的调频广播播出信号自动监测系统设计[A].2006全国广播电视发射技术论文集（1）[C].2006年.

[2]郭学敏 陈长昊.调频广播信号监测报警系统.科技之窗 .2014（36）.

[3] 陈明.基于STM32的嵌入式web服务器的设计.武汉理工大学.2013年.