黃齊校 蘇志偉 韋英妹

（1.廣西廣播電視技術(shù)中心；2.廣西廣播電視無線傳播樞紐臺；3.廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心）

一、引言

隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用，廣播電視發(fā)射機原來越多的采用單片機嵌入式系統(tǒng)進行控制及運行狀態(tài)的監(jiān)測。在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中，與PC機通信最常用的方式有基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信和基于EIA RS232或RS485的串口通信。所以設(shè)計能夠同時滿足這兩種通信方式的協(xié)議是十分必要的。

二、常用通信協(xié)議格式比較

不同通信方式的特點，對通信協(xié)議結(jié)構(gòu)設(shè)計有著不同的需求。常用的通信協(xié)議格式有以下三種，如表1所示。

從表1對比可以看出，通信協(xié)議格式的靈活性和復(fù)雜度是互相矛盾的。

三、發(fā)射機通信協(xié)議設(shè)計原則

發(fā)射機的控制一般采用嵌入式結(jié)構(gòu)，內(nèi)存和運算性能都有限，因此首選采用固定二進制格式。并且可以從以下幾個原則對協(xié)議的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

1.簡單性

協(xié)議結(jié)構(gòu)簡單，保證可以在性能相對低的嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)，并且提高軟件的可靠性。

2.可擴展性

預(yù)留部分空白占位字符，或者預(yù)留識別碼等方式。保證將來增加功能仍能使用。

3.穩(wěn)定性

從協(xié)議的長度考慮，數(shù)據(jù)幀太長編碼和解碼困難，容易干擾。數(shù)據(jù)幀太短編碼效率低。

4.高效率

統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，通過不同的功能碼區(qū)分命令類型。同時將同類型數(shù)據(jù)放置在儀器，可充分利用編譯器的優(yōu)化功能進行程序的優(yōu)化。

5.容易實現(xiàn)

減少復(fù)雜的算法，特別是校驗字符，可采用校驗和代替復(fù)雜的CRC校驗，可以減輕運算復(fù)雜度。

6.硬件特性

考慮嵌入式硬件特性，設(shè)計幀結(jié)構(gòu)。如采用DMA方式收發(fā)數(shù)據(jù)，需要協(xié)議設(shè)計成固定長度。

四、發(fā)射機通信設(shè)計案例

根據(jù)第上述設(shè)計原則，提出了一種廣播電視發(fā)射機通信協(xié)議的設(shè)計方案。

（1）下行幀

表1 三種常用通信協(xié)議格式

表2

表3 下行幀項目取值范圍

下行幀是從PC向發(fā)射機發(fā)送的命令幀。在該幀結(jié)構(gòu)中，包含了命令類型，設(shè)備類型，設(shè)備地址碼，命令功能碼，命令參數(shù)和校驗。（表2）

幀內(nèi)命令碼、功能碼和參數(shù)的取值范圍如表3。

（2）上行幀

上行幀是從發(fā)射機返回給PC的返回數(shù)據(jù)。返回幀包含幀頭和幀體兩部分。

返回幀頭結(jié)構(gòu)為：

項目 命令類型 設(shè)備類型 地址碼 功能碼 長度類型 BYTE BYTE BYTE BYTE UINT16

幀體包含了具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容：

項目 版本號1版本號2參數(shù)1 參數(shù)2…… 參數(shù)n校驗類型 BYTE BYTE - - - - BYTE

針對不同命令的返回幀返回的幀體內(nèi)部參數(shù)不同。由具體設(shè)備而定。

五、總結(jié)

本文簡要描述了采用嵌入式系統(tǒng)控制架構(gòu)的廣播電視發(fā)射機在通信協(xié)議設(shè)計時需要注意的一些原則，并根據(jù)這些原則提出了一種通信協(xié)議的設(shè)計案例，以此說明這些原則在實際發(fā)射機通信協(xié)議設(shè)計時的可操作性。為同類設(shè)備進行通信協(xié)議設(shè)計時，提供參考。