用SOC技術(shù)實現(xiàn)嵌入式廣播監(jiān)測設(shè)備

　　調(diào)頻廣播的調(diào)制度測量有多種方法。如基于軟件無線電的數(shù)字解調(diào)方法和模擬下變頻數(shù)字鑒頻的方法等。這兩種方法都需要進(jìn)行AD采樣，因而系統(tǒng)的抗干擾性和精確性都容易受到信號質(zhì)量的影響。我們研究了一種新的數(shù)字解調(diào)方法，直接使用FPGA實現(xiàn)算法，實現(xiàn)數(shù)字鑒頻和解調(diào)的功能，監(jiān)測調(diào)頻頻偏的變化，測量精度小于1KHZ。頻偏的測量，通常情況下，測量高頻等幅波信號的頻率時，大多是用頻率計數(shù)器直接測量，它的基本原理是將等幅正弦波信號進(jìn)行放大、整形，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號，然后對脈沖信號進(jìn)行記數(shù)。當(dāng)高頻信號的幅度被調(diào)制后，尤其在深度調(diào)幅（比如100%），高頻信號在調(diào)制負(fù)峰時，幅度很小，甚至有小到零的時候，這時候的正弦波信號被放大整形后變成的脈沖信號會有脈沖丟失，因而會造成記數(shù)的不準(zhǔn)確。為解決這一問題，測量幅度被調(diào)制的高頻載波信號的頻率時，有的用比較法，有的采用鎖相環(huán)濾除幅度調(diào)制的影響，脈沖計數(shù)法測頻。我們采用一種新型方法，現(xiàn)代功率譜估計的方法，測量出信號的頻譜，監(jiān)測最大功率的頻譜的變化，即可監(jiān)測信號的頻譜偏移，測量精度小于2HZ。

　　在測量板卡的設(shè)計過程中，采用最新的嵌入式技術(shù)，利用超大規(guī)模集成電路片上系統(tǒng)（SOC）技術(shù)，基于FPGA芯片設(shè)計了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IP核，能夠同時進(jìn)行多路調(diào)幅度、調(diào)制度和頻偏的測量，同時具備數(shù)字接口卡和看門狗的功能，將所有的指標(biāo)測量功能集成到一顆超大規(guī)模集成電路來完成，大大減小接口數(shù)目和板卡的數(shù)量、體積。該卡與計算機(jī)通信采用USB接口，嵌入到計算機(jī)內(nèi)部，縮小了系統(tǒng)的體積，極大減少了計算機(jī)負(fù)載。

　　2.4使用嵌入式操作系統(tǒng)

　　目前的廣播監(jiān)測網(wǎng)遙控站、數(shù)據(jù)采集點大部分采用：系統(tǒng)軟件使用Windows2000Server、Windows2000Professional或嵌入式WindowsXPE，硬件采用通用工控機(jī)或第一代嵌入式工控機(jī)+板卡方式，板卡設(shè)備采用PCI、ISA、RS232接口。由于板卡設(shè)備大部分采用PCI、ISA總線方式并且使用多塊板卡,它需要計算機(jī)供電，造成計算機(jī)負(fù)載過大、并且PCI、ISA接口是并行總線，而PCI總線的中斷必須通過計算機(jī)南橋來通知CPU這樣就容易造成計算機(jī)不穩(wěn)定。當(dāng)計算機(jī)開機(jī)和非正常關(guān)機(jī)時，就容易造成計算機(jī)系統(tǒng)崩潰。

　　由于廣播監(jiān)測業(yè)務(wù)的需要，本系統(tǒng)需要強大的操作系統(tǒng)的支持。而一般的嵌入式操作系統(tǒng)（如uC/OSII、WinCE，VxWorks等）不能滿足要求?？梢赃x擇的是Linux和WindowsXPEmbedded，但后者更易于開發(fā)應(yīng)用軟件。

　　WindowsXPEmbedded就是WindowsXP的一種有著靈活定制能力的特殊版本。其產(chǎn)品主要針對嵌入式系統(tǒng)。因為與WindowsXPProfessional基于完全同樣的代碼，能夠充分利用到PC工業(yè)今天已經(jīng)積累起來的豐富軟硬件資源，并增加了嵌入式系統(tǒng)所必需的諸多特點，有助于實現(xiàn)一系列低發(fā)展內(nèi)存占用量目標(biāo)。

　　我們在系統(tǒng)中配置了CompactFlash(CFcard)卡并內(nèi)建一個經(jīng)過裁減的EmbeddedXP操作系統(tǒng)。使用CF卡的原因在于在無人值守的運行環(huán)境下，CF卡的所提供的插針式接口，在可靠度、防震動及穩(wěn)定度上均比一般的硬盤要好的多。

　　三、結(jié)束語

　　嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。

　　從目前大規(guī)模集成電路的發(fā)展水平來看：采用SOC技術(shù)基于FPGA將多路多功能廣播信號測量作在一塊集成電路芯片上，用USB接口方式和計算機(jī)通訊將極大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。用嵌入式計算機(jī)+接收機(jī)+專用廣播信號測量卡+語音壓縮卡+UPS電源組成+嵌入式雙操作系統(tǒng)WindowsXPE+應(yīng)用軟件的遙控站或數(shù)據(jù)采集點系統(tǒng)，能很好解決上述問題，在技術(shù)上有很大進(jìn)步，可以更好地為廣播監(jiān)測事業(yè)服務(wù)，實現(xiàn)““可靠性高、低功耗、嵌入式、小型化、功能劃分簡潔、維護(hù)簡單”。