基于ID200的數(shù)字廣播接收機(jī)DF50C系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著數(shù)字廣播DAB的發(fā)展，目前全球已有1000多個(gè)DAB/DMB臺(tái)開播，包括中國(guó)北京、上海、廣東等地，但DAB/DMB解碼核心芯片仍是瓶頸，接收終端開發(fā)嚴(yán)重滯后。ID200是西安西芯微電子公司近年來在國(guó)內(nèi)開發(fā)的DAB/DMB基帶解碼核心芯片，其集成度、功耗、性能、價(jià)格指標(biāo)均處于國(guó)際領(lǐng)水平，基于此芯片及核心技術(shù)，不僅可以簡(jiǎn)化DAB數(shù)字音頻廣播接收機(jī)的設(shè)計(jì)，同時(shí)可以降低DAB數(shù)字音頻廣播接收機(jī)的成本，進(jìn)而提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

DAB基帶芯片ID200簡(jiǎn)介

ID200是一款面積小、功耗低、可用于移動(dòng)和便攜設(shè)備的DAB解碼器（DAB基帶解碼器和MPEG L2音頻解碼器）芯片。該芯片可以對(duì)DAB傳輸幀進(jìn)行1.5Mbps全速解碼，包括數(shù)字混頻、同步/跟蹤和解調(diào)?；鶐Ы獯a器可同時(shí)對(duì)傳輸幀內(nèi)的兩路音頻、數(shù)據(jù)或視頻節(jié)目進(jìn)行解碼。解碼后的音頻節(jié)目可以通過片內(nèi)MPEG L2音頻解碼器播放，而數(shù)據(jù)/視頻節(jié)目可以通過片外CPU進(jìn)一步處理和顯示。芯片上集成了1Mb SRAM。

ID200 DAB基帶解碼器架構(gòu)如圖1所示。DAB基帶解碼的功能可以簡(jiǎn)單概括為：系統(tǒng)首先將模擬的DAB 中頻信號(hào)通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號(hào)，然后利用數(shù)字的方法進(jìn)行IQ分量的分離和濾波從而得到復(fù)數(shù)形式的OFDM時(shí)域信號(hào)，接下來利用FFT得到各個(gè)副載波的樣點(diǎn)并完成頻率解交織，然后利用FFT計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行DQPSK解調(diào)并完成時(shí)間解交織，最后用Viterbi解碼器進(jìn)行信道解碼，從而恢復(fù)出DAB節(jié)目源數(shù)據(jù)。節(jié)目源（MPEG音頻數(shù)據(jù)流）再經(jīng)過音頻解碼器播放，得到高質(zhì)量的聲音。

圖1： DAB基帶解碼器結(jié)構(gòu)示意圖。

DF50C的硬件結(jié)構(gòu)

DAB接收機(jī)DF50C的構(gòu)成需要ID200芯片 + RF 芯片, 以及ADC 和音頻DAC(驅(qū)動(dòng)耳機(jī))。FM 接收機(jī)采用單芯片方案。DAB 接收和FM 接收共享同一根天線。DAB+FM模塊需要一個(gè)MCU 芯片來控制RF芯片、ID200 、音頻DAC、FM 芯片。接收機(jī)生產(chǎn)廠家亦可通過此MCU 芯片實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)及功能擴(kuò)充?；鶐Ы獯a不需要外加SRAM。

DF50C的硬件結(jié)構(gòu)見圖2。接收機(jī)各部分的功能分別為：

◆ RF芯片采用的是MAX2170，RF模塊完成調(diào)諧的功能,同時(shí)將射頻DAB信號(hào)從Band Ⅲ（174～230 MHz）或者L Band（1452～1492 MHz）搬移到中頻（2.048MHz或38.912MHz）。根據(jù)DAB協(xié)議，RF模塊必須具備能夠接收這兩個(gè)頻段信號(hào)的能力；

◆ A/D模塊實(shí)現(xiàn)將RF輸出的基帶模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而方便后面的DAB數(shù)字解碼的實(shí)現(xiàn)；

◆ 基帶解碼模塊是DAB接收機(jī)最核心的部分。完成DAB信道解碼和OFDM解調(diào)、DQPSK解調(diào)等工作。通過基帶解碼處理后的數(shù)據(jù)包括聲音廣播和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。聲音廣播業(yè)務(wù)可以繼續(xù)進(jìn)行聲音解碼，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要送入相應(yīng)的解碼單元進(jìn)行具體的業(yè)務(wù)解碼。

◆ MCU采用了Microchip的P18f45j10，MCU控制模塊，用來管理整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的配置，以及控制各個(gè)模塊的工作和碼流。同時(shí)它也提供人機(jī)交互的功能，如響應(yīng)鍵盤信息，控制LCD顯示信息。它提供了SPI、I2C等總線接口，方便與外部各模塊的通信。

圖2中虛線框內(nèi)即為DAB接收機(jī)的基帶解碼和信源解碼部分。

圖2： DAB接收機(jī)原理框圖。

DF50C的主要技術(shù)指標(biāo)

DAB 接收性能：

◆ 數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn) DAB ETSI 300 401

◆ 我國(guó)DAB 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GY/T214.2006

◆ L 波段和3 波段的高速移動(dòng)接收

◆ 靈敏度： -97dBm/3 波段， -97dBm/L 波段

◆ 可實(shí)現(xiàn)DAB 模式 1, 2, 4 的自動(dòng)識(shí)別和接收

◆ MPEG L2 音源解碼，支持48KHz, 24KHz 采樣頻率，自動(dòng)識(shí)別聲道模式，支持單通道、雙通道、立體聲；

◆ LCD 顯示屏， 顯示DAB 節(jié)目臺(tái)名，動(dòng)態(tài)文字，節(jié)目類型，DAB 信號(hào)強(qiáng)度和BER

◆ 時(shí)間顯示，包括 年，月，日，小時(shí)，分

◆ 提供功能擴(kuò)展的JTAG USB 界面

◆ 低功耗的DAB分時(shí)工作模式

◆ 模塊功耗：140mW@128Kpbs DAB 接收

◆ DAB+FM 接收機(jī)樣機(jī)典型功耗：240mW

◆ 電源： 3.0V / 1.8V

◆ DAB+FM 模塊尺寸：35 x 65 x 3 mm2

◆ DAB+FM 模塊PCB 設(shè)計(jì): 僅用2 層金屬

FM 接收性能：

◆ 自動(dòng)搜索模式和手動(dòng)搜索模式

◆ FM 電臺(tái)頻率顯示

◆ RSSI 信號(hào)強(qiáng)度顯示

◆ 支持RDS 數(shù)據(jù)和文字解碼

◆ FM IC 功耗：54mW @ FM接收

DF50C軟件設(shè)計(jì)

FIC解碼實(shí)現(xiàn)

FIC是DAB傳輸幀中的快速信息信道，F(xiàn)IC沒有經(jīng)過時(shí)間交織，因此它被稱為快速信息信道，由于它提供了各子信道和業(yè)務(wù)的索引，因此也是接收機(jī)必須首先處理的部分。同時(shí)，F(xiàn)IC不是一成不變的，因此對(duì)FIC的解碼要周期性的進(jìn)行，以保證接收機(jī)及時(shí)針對(duì)FIC的變化做出相應(yīng)的反應(yīng)。通過FIC解碼流程圖3，F(xiàn)IC解碼后可以清楚地得到每個(gè)業(yè)務(wù)成分的詳細(xì)信息，MCU中的MMI程序可以根據(jù)這些索引信息控制基帶，選擇自己喜歡的節(jié)目。

圖3： FIC解碼流程圖。

MMI軟件設(shè)計(jì)

DF50C MMI軟件設(shè)計(jì)可以分為兩大部分，如圖4所示，一部分是由FIC解碼模塊構(gòu)成的子信道及業(yè)務(wù)信息解碼模塊和動(dòng)態(tài)文字解碼模塊，另一部分為人機(jī)接口模塊，包括人機(jī)接口菜單控制模塊、基帶寄存器設(shè)置模塊、音頻控制模塊、FLASH存儲(chǔ)模塊、鍵盤輸入模塊、LCD顯示控制模塊、RF控制模塊等。解碼模塊將各種節(jié)目相關(guān)信息解出后交由人機(jī)接口模塊根據(jù)用戶的需要來管理和調(diào)用。之所以將解碼模塊與人機(jī)接口模塊分開是因?yàn)榻獯a模塊與硬件聯(lián)系較少，而其它模塊中大都包含硬件接口驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)也考慮到人機(jī)接口菜單設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的靈活性，將解碼模塊獨(dú)立出來，既利于程序在不同硬件上的移植，也使其在人機(jī)接口菜單結(jié)構(gòu)改變的情況下仍能被復(fù)用。

圖4：MMI軟件設(shè)計(jì)。

DF50C系統(tǒng)測(cè)試

圖5是基于ID200的DAB接收機(jī)DF50C系統(tǒng)。DF50C能正確接收Band Ⅲ（174～230 MHz）和L Band（1452～1492 MHz）中每個(gè)頻點(diǎn)的DAB信號(hào)，并且靈敏度均能達(dá)到-97db?？蓪?shí)現(xiàn)在高速移動(dòng)中對(duì)L波段和Ⅲ波段的穩(wěn)定接收。對(duì)比特率為128kbps DAB音頻數(shù)據(jù)流解碼時(shí)，核心模塊（包括RF芯片、AD芯片、基帶芯片和MCU）部分的功耗為130mW。

圖5： DAB接收機(jī)DF50C板卡。

DF50C系統(tǒng)集成了FM芯片、時(shí)鐘芯片、flash芯片和紅外芯片，完成了DAB、FM的人工和自動(dòng)頻率搜索，定時(shí)開關(guān)機(jī)，節(jié)目收藏以及紅外遙控等功能。DF50C各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了低成本，低功耗，多功能的DAB接收機(jī)設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品的面世填補(bǔ)了中國(guó)DAB核心芯片和整機(jī)技術(shù)的空白，推動(dòng)DAB在中國(guó)的發(fā)展。