基于ID200的數(shù)字廣播接收機DF50C系統(tǒng)設計

隨著數(shù)字廣播DAB的發(fā)展，目前全球已有1000多個DAB/DMB臺開播，包括中國北京、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)嚴重滯后。ID200是西安西芯微電子公司近年來在國內(nèi)開發(fā)的DAB/DMB基帶解碼核心芯片，其集成度、功耗、性能、價格指標均處于國際領水平，基于此芯片及核心技術，不僅可以簡化DAB數(shù)字音頻廣播接收機的設計，同時可以降低DAB數(shù)字音頻廣播接收機的成本，進而提高其市場競爭力。

DAB基帶芯片ID200簡介

ID200是一款面積小、功耗低、可用于移動和便攜設備的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DAB傳輸幀進行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器可同時對傳輸幀內(nèi)的兩路音頻、數(shù)據(jù)或視頻節(jié)目進行解碼。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進一步處理和顯示。芯片上集成了1Mb SRAM。

ID200 DAB基帶解碼器架構如圖1所示。DAB基帶解碼的功能可以簡單概括為：系統(tǒng)首先將模擬的DAB 中頻信號通過ADC轉換成數(shù)字中頻信號，然后利用數(shù)字的方法進行IQ分量的分離和濾波從而得到復數(shù)形式的OFDM時域信號，接下來利用FFT得到各個副載波的樣點并完成頻率解交織，然后利用FFT計算的結果進行DQPSK解調(diào)并完成時間解交織，最后用Viterbi解碼器進行信道解碼，從而恢復出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，得到高質量的聲音。

圖1： DAB基帶解碼器結構示意圖。

DF50C的硬件結構

DAB接收機DF50C的構成需要ID200芯片 + RF 芯片, 以及ADC 和音頻DAC(驅動耳機)。FM 接收機采用單芯片方案。DAB 接收和FM 接收共享同一根天線。DAB+FM模塊需要一個MCU 芯片來控制RF芯片、ID200 、音頻DAC、FM 芯片。接收機生產(chǎn)廠家亦可通過此MCU 芯片實現(xiàn)獨特的界面設計及功能擴充?；鶐Ы獯a不需要外加SRAM。

DF50C的硬件結構見圖2。接收機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,同時將射頻DAB信號從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頻段信號的能力；

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

◆ 基帶解碼模塊是DAB接收機最核心的部分。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。聲音廣播業(yè)務可以繼續(xù)進行聲音解碼，數(shù)據(jù)業(yè)務要送入相應的解碼單元進行具體的業(yè)務解碼。

◆ MCU采用了Microchip的P18f45j10，MCU控制模塊，用來管理整個系統(tǒng)中各個模塊的配置，以及控制各個模塊的工作和碼流。同時它也提供人機交互的功能，如響應鍵盤信息，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接收機的基帶解碼和信源解碼部分。

圖2： DAB接收機原理框圖。

DF50C的主要技術指標

DAB 接收性能：

◆ 數(shù)字廣播標準 DAB ETSI 300 401

◆ 我國DAB 國家標準GY/T214.2006

◆ L 波段和3 波段的高速移動接收

◆ 靈敏度： -97dBm/3 波段， -97dBm/L 波段

◆ 可實現(xiàn)DAB 模式 1, 2, 4 的自動識別和接收

◆ MPEG L2 音源解碼，支持48KHz, 24KHz 采樣頻率，自動識別聲道模式，支持單通道、雙通道、立體聲；

◆ LCD 顯示屏， 顯示DAB 節(jié)目臺名，動態(tài)文字，節(jié)目類型，DAB 信號強度和BER

◆ 時間顯示，包括 年，月，日，小時，分

◆ 提供功能擴展的JTAG USB 界面

◆ 低功耗的DAB分時工作模式

◆ 模塊功耗：140mW@128Kpbs DAB 接收

◆ DAB+FM 接收機樣機典型功耗：240mW

◆ 電源： 3.0V / 1.8V

◆ DAB+FM 模塊尺寸：35 x 65 x 3 mm2

◆ DAB+FM 模塊PCB 設計: 僅用2 層金屬

FM 接收性能：

◆ 自動搜索模式和手動搜索模式

◆ FM 電臺頻率顯示

◆ RSSI 信號強度顯示

◆ 支持RDS 數(shù)據(jù)和文字解碼

◆ FM IC 功耗：54mW @ FM接收

DF50C軟件設計

FIC解碼實現(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)務的索引，因此也是接收機必須首先處理的部分。同時，F(xiàn)IC不是一成不變的，因此對FIC的解碼要周期性的進行，以保證接收機及時針對FIC的變化做出相應的反應。通過FIC解碼流程圖3，F(xiàn)IC解碼后可以清楚地得到每個業(yè)務成分的詳細信息，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軟件設計

DF50C MMI軟件設計可以分為兩大部分，如圖4所示，一部分是由FIC解碼模塊構成的子信道及業(yè)務信息解碼模塊和動態(tài)文字解碼模塊，另一部分為人機接口模塊，包括人機接口菜單控制模塊、基帶寄存器設置模塊、音頻控制模塊、FLASH存儲模塊、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)目相關信息解出后交由人機接口模塊根據(jù)用戶的需要來管理和調(diào)用。之所以將解碼模塊與人機接口模塊分開是因為解碼模塊與硬件聯(lián)系較少，而其它模塊中大都包含硬件接口驅動程序，同時也考慮到人機接口菜單設計結構上的靈活性，將解碼模塊獨立出來，既利于程序在不同硬件上的移植，也使其在人機接口菜單結構改變的情況下仍能被復用。

圖4：MMI軟件設計。

DF50C系統(tǒng)測試

圖5是基于ID200的DAB接收機DF50C系統(tǒng)。DF50C能正確接收Band Ⅲ（174～230 MHz）和L Band（1452～1492 MHz）中每個頻點的DAB信號，并且靈敏度均能達到-97db。可實現(xiàn)在高速移動中對L波段和Ⅲ波段的穩(wěn)定接收。對比特率為128kbps DAB音頻數(shù)據(jù)流解碼時，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DF50C板卡。

DF50C系統(tǒng)集成了FM芯片、時鐘芯片、flash芯片和紅外芯片，完成了DAB、FM的人工和自動頻率搜索，定時開關機，節(jié)目收藏以及紅外遙控等功能。DF50C各項技術指標達到設計要求，實現(xiàn)了低成本，低功耗，多功能的DAB接收機設計。該產(chǎn)品的面世填補了中國DAB核心芯片和整機技術的空白，推動DAB在中國的發(fā)展。