RDS 接收機設計 周芒

1、RDS 接收機設計周芒（重慶電子工程職業(yè)學院 機電系，重慶 400700）摘要：本文介紹了廣播數字系統(tǒng)RDS基本數據格式以及如何利用硬件和軟件相結合實現RDS數據接收和處理。由專用集成電路芯片實現信號副載波解調，輸出的RDS脈沖編碼信號送到MCU實現解碼。重點討論了對RDS編碼信號進行高效快速數據采樣和運算處理。由于算法簡潔和易于實現，輸入數據的同步、校驗和有效數據的提取用普通MCU就可完成。和普通的專用芯片接收方案相比，具有更高的性價比、產品功能開發(fā)更為靈活。關鍵字：RDS；CRC校驗碼；數據幀；同步字中圖分類號：TN93文獻標識：ARDS receiver designZHOU Mang(

2、ChongQing College of Electronic Engineering，ChongQing 400700)Key words: RDS； CRC；data frame；sync wordAbstract： The article introduced the basic data construction of RDS and How to use hardware and software combination to achieve RDS data reception and processing. Subcarrier demodulation is completed

3、 by ASIC that outputs RDS pulse signal to the decoding MCU. Discuss focuses on fast and efficient RDS signal sampling and processing. The algorithm is concise and easy to implement, so common MCU can complete the input data synchronization, verification and valid data extraction. Compared to commonl

4、y solution that decoders the data by ASIC, The method is more cost-effective and more flexible for product feature development.  1廣播數字系統(tǒng)RDS簡介RDS（Radio Digital System）是由歐洲廣播聯(lián)盟（EBU）于1984年提出的技術標準。該技術充分利用了現有調頻廣播的帶寬，不需要分配專門的帶寬，57KHz的副載波數據信號疊加在調頻節(jié)目頻段上，在接收音頻信號的同時可收到數字信號。數據內容包括電臺名稱、節(jié)目類型、交通信息、標準時間、

5、廣告信息等。目前出口歐美的FM收音機大多要求RDS功能。針對RDS接收機的基本功能要求，本文重點討論數據信號格式和數據的接收處理方法。2 RDS數據格式RDS的數據信號傳送是以幀為一個基本單元，一次有效的數據采集至少是一個完整的數據幀，其格式如圖2.1所示。一幀數據由4個數據塊組成，每個數據塊包含26比特數據位，高16位是信息代碼，低10位是校驗碼和數據塊識別號（即圖中偏移量）。數據傳輸比特率是1187.5Hz。所以一幀數據共有104比特，傳輸時間約為87.6毫秒。圖2.1主要術語中解釋如下。節(jié)目識別碼PI Code：當前廣播節(jié)目所獨有的識別碼，只出現在數據塊1。幀類型碼Group Type

6、Code：該幀數據所屬類型，只出現在數據塊2，它決定了數據塊3、4的用途。交通節(jié)目代碼TP：當前廣播節(jié)目是否交通節(jié)目，只出現在數據塊2。節(jié)目類型碼PTY：當前廣播節(jié)目信息內容所屬類型代碼，只出現在數據塊2。各個偏移量對應的具體數值如下：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 圖2.1 RDS幀數據格式3 系統(tǒng)硬件結構 RDS解調制電路如圖3.1所示。集成電路BU1924F是專用的RDS副載波解調IC，它內置數字鎖相環(huán)和57KHz帶通濾波器。解調電路的輸入信號MF IN是來自FM收

7、音高頻頭輸出的中頻RDS調制信號IF。RDS基帶編碼數據由輸出信號CLK、DATA送到數字處理單元，其波形如圖3.2 ?？紤]到數據時鐘的頻率只有1千多赫茲，數字信號處理單元采用普通單片機就可以完成運算。 圖3.1 RDS解調制電路 圖3.2 RDS數據和時鐘波形4 RDS數據接收及處理為了及時響應RDS解調器串行接口送來的數據，數字信號處理單元采用外部中斷方式來采集數據，RCLK接上升沿外部中斷輸入口，RDATA接普通輸入口即可。注意時鐘周期是842us，每次采集數據后在中斷服務程序中處理數據的時間不能太長，最好在200us到300us以內。根據圖2.1 的幀數據結構看出，一幀完整的數據傳輸的

8、順序是數據塊1、數據塊2、數據塊3、數據塊4、，而每個數據塊的26個位傳輸順序是高位在前，即先傳輸右邊高位數據。要接收一幀完整的數據，首先要以數據塊1作為數據同步、然后可以按順序分別接收其它三個數據塊。如果某一數據塊出現接收錯誤，其他該幀已接受數據必須丟棄，重新同步。4.1 第一階段數據塊1接收和同步定義位長16比特的數據存儲數組R_buf4,用于存放4幀數據的有效信息，即每個數據塊的高16位。設置長度為4字節(jié)的數據接收緩沖器Rbuf，共有32比特。其數據結構如下：其中D15 - D0是16比特信息數據，X是不用的6比特位。C9 - C0是10比特包含有信息數據的校驗碼和數據塊同步字。每次中斷

9、接收到1位數據后，Rbuf各位邏輯左移一位，新的數據位存入右邊最低位。數據結構變化如下：其中Bi為新接收的數據位，注意未使用的6比特XXXXXX不參與左移運算。因為RCLK是持續(xù)輸出的接收時鐘，即使在無RDS數據的時候也是如此。因此為了確定Rbuf是否收完了一個數據塊1,每次新接收一位數據都需要對Rbuf進行一次CRC校驗和同步字的判斷。RDS校驗碼的生成多項式為：根據該多項式對高16位數據進行CRC校驗碼計算【1】，得到校驗碼Dcrc再和低10位數據做異或運算,如果該運算結果等于數據塊1的同步字偏移量A，則表明數據塊1的數據接收正確完成。Rbuf的高16位數據就是數據塊1的有效信息代碼。進入

10、中斷程序Rbuf邏輯左移1位，RDATA存入最低位計算Rbuf高16位CRC校驗碼DcrcDcrcRbuf(低10位) 等于偏移量A ？Rbuf高16位 存于R_buf0YESNO退出中斷程序圖4.1 數據塊1接收程序流程圖4.2 數據幀的其它三個數據塊的接收一旦數據塊1正確接收并完成同步后，就可以用計數的方式進行其它三個數據塊的接收。每接收26比特的數據就做一次CRC校驗和塊同步確認，算法和4.1介紹的一樣。但是偏移量A需要分別換為偏移量B、偏移量C、偏移量D。每次數據塊正確接收后就存入相應的接受緩沖區(qū)Rbuf，直到數據塊4接收完成，為了保證數據幀的正確性，每當校驗結果出現錯誤，都必須重新回

11、到數據塊1的接收階段又從數據幀同步開始。5 接收機的RDS數據處理軟件設計根據RDS接收機的功能要求和RDS數據幀信息的有關定義，可以對接收機的數據處理軟件進行設計。從RDS的數據幀信息編碼的結構上看，不同類型的數據信息的分類是由幀類型碼（Group Type Code）來決定。設計中根據需要的信息來決定獲取哪一類組類型碼的的數據。RDS數據可以包含非常豐富的信息內容，下面主要對常用的數據信息處理進行介紹。5.1 電臺服務商名稱PSN（Progamme Service Name）由PSN可以知道當前電臺名稱。 圖5.1 PSN數據幀結構PSN的幀類型碼為0A或0B。電臺名稱由8個ASCII碼字

12、符組成，每幀數據包含了其中兩個字符（見圖5.1中電臺名字符段），所以需要4個數據幀才能組成一個完整的電臺名稱。解碼控制位（Decoder control bits）的C0、C1位確定了8個字符組合的順序，如C1C0=00則表示該數據幀的字符是8個字符的前兩個。注意必須收完8字節(jié)的數據后才能組合成完整的電臺名稱，即電臺名稱由4幀數據組成。5.2 時間信息處理由時間數據幀可以獲得當前的本地時間。 圖5.2 時間數據幀結構時間數據幀的幀類型碼為4A（B0=0表示A版本），它有5比特的小時代碼、6比特的分鐘代碼和5比特的本地時間的修正代碼。在進行時間計算時，要考慮對UTC時間格式修正。修正碼的最高位0

13、表示正數，1則表示負數，是以半小時為單位。5.3 節(jié)目類型名稱PTYN（Programme Type Name）節(jié)目類型名稱PTYN說明正在播出的是哪一類節(jié)目，如體育、音樂等。在圖2.1中，PTY（PT4至PT0位）定義了32種節(jié)目類型名稱，具體內容見參考文獻【1】的Annex E。需要說明的是因為PTYN是較重要的信息，所以在每個數據幀內都包含有PTY信息，它與幀類型碼無關。該信息可以幫助用戶快速的搜索感興趣的節(jié)目類型。6 結語本文介紹的RDS接收機使用硬件解調制和軟件解碼的設計技術，與專用RDS數字解碼芯片構成的系統(tǒng)相比，具有方便靈活和低成本的特點。該技術已經在多個出口的FM調頻接收機產品

14、上得到應用。在此基本設計思路上，也很容易根據客戶要求開發(fā)出功能更完善的RDS接收機。在我國目前還沒有具有RDS功能的調頻廣播電臺，在實際的設計開發(fā)過程中需要配備RDS信號發(fā)生器作為信號源。參考文獻【1】NATIONAL RADIO SYSTEMS COMMITTEE. UNITED STATES RBDS STANDARDS. USA Arlington, VA 22202.1998 3【2】劉小兵.廣播數據系統(tǒng)（RDS）接收機原理.現代電子技術，2004，27（12）：34-36【3】李華.利用調頻立體聲基帶傳送數據信息的原理及實現.電子技術應用，2001，27（7）：55-57【4】孫曉寧

15、.汽車音響系統(tǒng)中RDS的軟件設計與實現D.遼寧大連：大連理工大學，2007年【5】張紀升.基于廣播數據系統(tǒng)（RDS）的交通及出行者信息系列標準研究與制定.交通標準化，2008，187（12下）：51-52【6】向昊,徐家愷.高集成RDS調頻收音模塊設計.微處理機，2008，29（01）：11-13【7】孫光,宋榮.基于廣播數據系統(tǒng)的城市公交廣告信息傳輸.現代電子技術，2009,32（03）:33-35附錄：作者簡介 周芒 男 47歲 講師 重慶電子工程職業(yè)學院 機電系 1989年畢業(yè)于重慶大學自動化系，獲工學碩士學位 89年至96年：重慶鋼鐵?？茖W校機電系任教96年至07年：在廣東地區(qū)從事消費

16、類數碼電子產品的開發(fā)設計電話：187125726091EMAIL: zhou_mang126.Com存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得分vrgr存在著賽車手從四川省網得

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