楊東志

國家新聞出版廣電總局722臺，陜西寶雞 721001

1 老系統(tǒng)存在的問題

自動調(diào)諧系統(tǒng)控制套箱是用來實現(xiàn)本發(fā)射機的高頻回路元件在換頻時的機械定位進行調(diào)諧控制。

1）原來采用主板的是臺灣新漢公司生產(chǎn)的，具有PC104總線的嵌入式主板。由于更新太快，已經(jīng)購買不到了。新生產(chǎn)的具有PC104總線的嵌入式主板，由于其安裝關系與原來主板的安裝關系不一樣。要生產(chǎn)出與原來系統(tǒng)完全兼容的硬件設備，具有很大的難度。

2）原來設備是前十年的產(chǎn)品，由于當時技術水平的限制。器件集成度不夠高，所以老的自動調(diào)諧裝置的內(nèi)部安裝，分上下兩層，接線復雜、維護不方便。

3）原來系統(tǒng)采用PC104總線的PM511P多功能數(shù)據(jù)采集板的插座信號引腳有問題，經(jīng)常由于維修時需要插拔PM511P板而造成器件損害使故障擴大現(xiàn)象。且PM511P擴展板的定貨周期太長，以至于影響到設備不能及時得到維修。

2 新自動調(diào)諧系統(tǒng)簡介

新自動調(diào)諧系統(tǒng)的特性如下。

1）采用以AM-11為核心的嵌入式主板6410作為控制中心，具有處理能力強。結合Linix操作系統(tǒng)下的QT編程設計，具有界面友好的特性。

2）采用了嵌入式主板外擴的40引腳系統(tǒng)總線直接與以大規(guī)?？删幊绦酒現(xiàn)PGA、各種I/O芯片、AD芯片和DA芯片組成的控制主板相連接，使得硬件電路大大簡化。自動調(diào)諧小盒的內(nèi)部安裝關系也簡單化了許多，在一塊大的控制板上嵌入一個系統(tǒng)主板。取消了511P擴展板，機箱內(nèi)部單層安裝。

3）可在自動調(diào)諧裝置的顯示屏上直接控制激勵器進行“換頻”操作，并檢測激勵器送出的高頻信號是否與換頻頻率相同，判斷更換的頻率是否有效。

4）可在自動調(diào)諧裝置的顯示屏上，直接進行“換頻”操作后。系統(tǒng)將依據(jù)換頻的工作頻率，在頻率數(shù)據(jù)庫中自動查找該工作頻率對應的8路調(diào)諧傳動機構預置位置，發(fā)送指令，控制8路調(diào)諧調(diào)諧傳動機構的實際位置自動轉(zhuǎn)動到預置位置上。即裝置具有根據(jù)更換的工作頻率，自動完成8路調(diào)諧元件的粗調(diào)與細調(diào)的自動調(diào)諧功能操作。

5）新系統(tǒng)具有WiFi功能：在機房內(nèi)可以通過手機查看系統(tǒng)的運行界面。

3 新系統(tǒng)的組成

硬件組成如下：

1）ARM11-6410嵌入式系統(tǒng)。

2）綜合控制板。

3）12吋屏幕顯示器。

4）6位LED顯示及小鍵盤板。

5）觸摸操作板。

6）+12V和±5V低壓電源。

7）激勵信號轉(zhuǎn)接板。

8）6U機箱及配件。

4 ARM11-6410開發(fā)板硬件資源特性

1）CPU處 理 器：該CPU處 理 器 為Samsung S3C6410A、ARM1176JZF-S核，主頻高達533MHz，最高可達到667MHz。

2）DDR RAM內(nèi)存：在板配置為256M DDR RAM、32bit 數(shù)據(jù)總線。

3）Flash存儲：存儲選擇56M/1GB Nand Flash，外電閃后不容易丟失信息，方便快速恢復設備。

4）LCD顯示：板上集成觸摸屏接口，LCD顯示可以選擇觸摸屏。支持VGA顯示屏，根據(jù)設備情況和值班需求尺寸選擇范圍從3.5寸到12.1寸，顯示屏分辨率可以達到1024×768像素。

5）標準接口資源。標準接口可以方便連接外設設備，方便維護人員對自動調(diào)諧套箱數(shù)據(jù)更改保存、對自動調(diào)諧套箱系統(tǒng)進行升級維護。接口設計有常用的1100M以太網(wǎng)RJ45接口1個、DB9式RS232五線接口1個、TTL電平串口4個、音頻輸入輸出接口各一路、USB2.0接口1個、TV-OUT輸出接口1路（廣播設備中基本沒有用）。為方便更改頻率庫安裝SD卡槽1個。為了下一步實現(xiàn)平臺監(jiān)控設計有紅外線接收頭。

6）在板即用資源：為了方便檢測I2C總線，安裝I2C-EEPROM芯片（256byte）1個。側(cè)立按鍵8個（中斷式資源引腳，帶引出座）、用戶LED4個。為了轉(zhuǎn)換測試ADC是否正常，安裝可調(diào)電阻1個。PWM控制蜂鳴器1個。為了準確校時，系統(tǒng)按上位機發(fā)送命令執(zhí)行更換頻率操作，配置有板載實時時鐘備份電池。

7）外擴接口資源。為了方便擴展設備功能配置有4個串口座TTL電平JTAG 接口、雙LCD接口（兼容mini2440 LCD接口和40pin 2.0mm雙排座）、SDIO接口、CMOS攝像頭接口、 GPIO接口、系統(tǒng)總線接口和貼片按鍵引出座（含8路中斷式按鍵引腳，電源和地）。

8）PCB規(guī)格尺寸：6層高密度電路板，采用沉金工藝生產(chǎn)，110 x 110 (mm)。

9）操作系統(tǒng)支持。隨著電腦系統(tǒng)的不斷升級改造，外設設備要求不斷增高，為了兼容高低端設 備 系 統(tǒng) 可 支 持WindowsCE.NET6.0Android2.1 Linux2.6.28.6+QTOPIA-2.2.0+QtE-4.7.0以 及Ubuntn-0910。

5 系統(tǒng)的綜合控制板上的電路

系統(tǒng)控制板電路包含以下幾條：

6410總線驅(qū)動電路：嵌入式系統(tǒng)40根總線信號線經(jīng)過驅(qū)動電路后與總合控制板上的所有接口電路連接。

小鍵盤輸入接口：采用2片74LS245芯片作為16線輸入接口電路，接收前面板小鍵盤的輸入。

激勵器輸出接口：激勵器輸出接口電路主要采用4片74LS573芯片組成32位輸出。

模擬量采集電路：綜合控制板的A/D轉(zhuǎn)換電路部分，采用美國AD公司的AD7864-四個通道同步采樣高速12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

模擬量輸出電路：綜合控制板D/A部分采用MAX520/ MAX521四組/八組，二線串行8位DAC電路。

高頻信號處理電路：激勵器的輸出信號從機箱的后面板引入到綜合控制板的輸入插座上，經(jīng)過高頻信號接收放大器AD603。將激勵器輸出的0～1V的高頻信號放大到3.5V左右大小的恒定輸出信號，送入FPGA電路進行頻率的測量。

FPGA邏輯控制電路：在FPGA內(nèi)部編制了用于自動調(diào)諧控制的邏輯控制，這些控制邏輯包括了與嵌入式系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的16位I/O并行數(shù)據(jù)總線、8路光電碼盤的輸入信號的處理電路、8路電機預置位置與8路電機實際位置的比較控制電路、8路步進電機正/反轉(zhuǎn)控制電路、工作頻率監(jiān)測電路、與發(fā)射機電控保護及PSM之間的信號處理電路、Led數(shù)碼顯示電路等所有與自動調(diào)諧控制有關的邏輯電路

6 系統(tǒng)工作狀態(tài)的設計考慮

新系統(tǒng)采用系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行指示的。系統(tǒng)共有以下6個工作狀態(tài)。每一個工作狀態(tài)的程序進程只是完成該程序的進程工作，不會去執(zhí)行與本工作狀態(tài)無關的程序進程。

初始化狀態(tài)：當系統(tǒng)因為檢修斷電或者外電波動造成關機，在重新開機時，進入的工作狀態(tài)為初始化狀態(tài)，恢復上次關機時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。在工作過程中由于以外造成斷電時，可以迅速恢復設備工作。

換頻狀態(tài)：用于開通發(fā)射機的工作頻率的狀態(tài)，可以由上位機通過指令控制或人工通過小鍵盤（軟鍵盤）輸入頻率的兩種方式換頻。

預置狀態(tài)：系統(tǒng)將根據(jù)換頻狀態(tài)的頻率從頻道庫中，取出8路電機對應的預置數(shù)據(jù)。

細調(diào)狀態(tài)：分為1路、3路和5路細調(diào)，分別根據(jù)前級鑒相器、末級鑒相器和末級鑒阻器進行細調(diào)。

調(diào)諧完成狀態(tài)：細調(diào)狀態(tài)完成后，系統(tǒng)進入調(diào)諧完成狀態(tài)（實際是進入等待播音的狀態(tài)）。

播音狀態(tài)：調(diào)諧完成后，系統(tǒng)收到上位機的播音指令或人工“0”按鍵控制后，滿功率進入播音狀態(tài)。

7 頻率數(shù)據(jù)庫的管理

在日常播出任務中，系統(tǒng)建立了3個數(shù)據(jù)庫，即頻率數(shù)據(jù)庫、實用頻率數(shù)據(jù)庫和實時頻率庫。原自動調(diào)諧系統(tǒng)是在3.000MHz～27.000MHz頻率之間每間隔62.5kHz設置一個頻點。大約是有384個頻點。新裝系統(tǒng)可以在3.000MHz～27.000MHz頻率之間每間隔5kHz設置一個頻點，大約有4800個頻點。頻率數(shù)據(jù)庫是根據(jù)以前老系統(tǒng)的初始頻率數(shù)據(jù)庫導入后作為初始頻率庫的。

新系統(tǒng)具備這種存儲能力，具體采用哪一種方式設置頻點可以根據(jù)實際需要來決定。按照間隔62.5kHz設置一個頻點劃分的數(shù)據(jù)記錄，大約也就384條記錄。每條記錄都有約15個數(shù)據(jù)項，所以初始頻率庫的數(shù)據(jù)量較大。為了加快系統(tǒng)對初始頻率庫數(shù)據(jù)的調(diào)用速度，系統(tǒng)在啟動時就將初始數(shù)據(jù)庫加載到內(nèi)存中。主要是供發(fā)射機開通新頻率時，調(diào)用和查詢。

實現(xiàn)了在軟件上方便快捷的管理功能，維護人員可以方便的對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行查詢頻率預置位置，天線等情況，便于對頻率位置等信息進行更改、刪除操作。用戶也可以利用USB接口將頻率庫COPY到PC機上進行批量編輯，或用USB接口拷貝到調(diào)諧系統(tǒng)中。

8 模擬量的補償與電平自動增益控制

1）模擬量的補償。在舊的系統(tǒng)中，模擬量的補償是利用串接電阻的方法，通過控制繼電器的吸合串入相應的電阻，實現(xiàn)硬件上的補償?？刂品椒ㄊ窃陬l率庫中定義一個補調(diào)諧、補調(diào)載的字段，在需要補調(diào)諧或補調(diào)載的頻率上，通過對該字段的譯碼控制相應的繼電器的吸合，實現(xiàn)細調(diào)過程中的補調(diào)諧與補調(diào)載，缺點是補償電壓不能夠靈活的設定。

新系統(tǒng)除去了用于模擬量補償?shù)睦^電器板，補償值是從軟件上進行設定，補償電壓的大小可以根據(jù)調(diào)機者的經(jīng)驗自由的進行設定修改，將補償值存儲到頻率庫或頻道庫中，再次開啟相關的頻率，在細調(diào)的時候就可以根據(jù)補償值進行細調(diào)的調(diào)諧調(diào)載，將發(fā)射機調(diào)整到最佳調(diào)諧點。

2）激勵器的遙控和激勵電平自動增益控制。舊系統(tǒng)利用衰減器來實現(xiàn)發(fā)射機的自動增益控制。新調(diào)諧系統(tǒng)除去了原有的衰減器，利用模擬量采集板對末級簾柵流進行采樣，通過遙控線改變激勵器輸出電平的大小，將末級簾柵流控制在1.2V～1.5V之間，實現(xiàn)發(fā)射機的自動增益控制。

[1]xilinx ISE Design Suite 10. X FPGA開發(fā)指南.人民郵電出版社.

[2]杜春雷.AIM 體系結構與編程.

[3]周鳴爭.嵌入式系統(tǒng)與應用.