雙向CATV網中控制信曾的傳送

1 硬件組成及原理框圖

1.1 傳輸通道

根據國標，數據信息只能在雙向CATV網的低端通過，允許分布的頻率為65 MHz以下。鑒于此，我們采用的通信頻率分別為：上行信號采用無線信號工作方式，頻點為21．7 MHz，采用窄帶方式，帶寬為20 kHZ；下行信號采用電視信號的工作方式，中心頻率為38 MHz，帶寬為8 MHz。為加強抗干擾能力，上、下行被調制的信號采用FFSK方式，速率為1．2 Kb／s。

采用此種通信方式的另一種考慮是成本及可生產化。數據采集中心與控制終端的通信系統(tǒng)是典型的一對多的通信，控制終端數量眾多，應盡可能地設計得簡單、低廉、精確；而數據采集中心的采集卡則相對可靠即可。因此，在控制終端線路上的窄帶發(fā)射電路，為保證頻點精確且不漂移，舍棄LC振蕩電路而采用晶體振蕩，定制晶體頻率為21．7MHz，帶寬為5 kHz。通過對電源的控制來實現對振蕩電路起振與否的控制。接收電路采用電視信號解調芯片TA7606，解調出音頻FFSK信號。數據采集中心的采集卡相對應的接收電路采用窄帶接收芯片MC3363。MC3363是一個由RF放大器到音頻前置放大器輸出的完整的FM窄帶接收機。低電壓雙變換設計產生了用于窄帶音頻和數據鏈路的低功耗、高靈敏度和優(yōu)越的圖像載波抑制功能。MC3363具有較高的靈敏度，對于12dB SINAD(信號對噪聲的失真比)的典型的輸入值為0．3 μV。輸入信號先通過兩級本生振蕩器的差頻輸出到455 kHz以下，然后再對信號限幅放大，最后經過正交檢波輸出音頻范圍內的有用信號。雖然CATV網是有線的， 但MC3363用在此處可大大提高上行信號的靈敏度，在信噪比較低時也能接收得很好。發(fā)射電路采用電視信號的中頻電路，即采用芯片MCl 374，它的工作頻率也是晶體通過第6腳輸入的調制FFSK信號，硬件框圖如圖1所示。綜合數據處理中心的采集卡和終端的控制卡，上行和下行信號發(fā)射的工作頻率都是通過晶體振蕩產生的。這種設計思路將大大方
便于調試、生產。上行信號采用窄帶是因為MC3363的接收性能極優(yōu)，同時節(jié)省頻率資源；而下行信號采用電視信號是因為成本低廉且便于調試、生產。圖1是數據中心采集卡的通信線路原理方框圖。

1．2 控制線路

采集卡的主控制芯片采用華邦公司的W77E58，主要出于三方面的考慮：

一是工作頻率高，最高可達40 MHz，而且W77E58的機器工作頻率只是晶體振蕩頻率的4分頻，即40 MHz的頻率相當于普通MCS-51系列單片機的120 MHz。由于數據處理中心的采集卡要接收及處理多個終端來的信息，快速處理數據是必需的。二是W77E58擁有2個全雙工異步串口， 給采集卡與數據控制中心的數據交換提供了便利。三是W77E58片內有1 KB的SRAM(采用MOVX指令)，無須外擴數據存儲芯片。當然，W77E58還有其它一些特點也為程序設計帶來了極大的便利：雙16位的數據指針、WatchDog定時器等。FFSK調制解調芯片采用Toshiba公司的TC35470。該芯片有極少的外部線路，寬電壓(2．7～5．5 V)和低功耗，內部抗電源干擾電路和抗噪聲濾波器。TC35420采用3．58 MHz晶體，與CPU的5根線相連，分別為：RTM(4腳)FFSK接收解調時鐘輸出，RDT(5腳)FFSK接收解調數據輸出，TD(11腳)FFSK發(fā)送調制時鐘輸出，TRD(12腳)FFSK發(fā)送調制數據輸入，MSKE(13腳)FFSK解調允許輸出控制腳。W77E58的雙串口有各自的用途：一串口通過RS232與控制主機相連，用以數據的通信；另一串口與其它設備相連。

由于終端所在的環(huán)境千變萬化，千差萬別，因此終端控制線路最關心的硬件設計是抗干擾和低功耗。為此，我們采用TI公司的MSP430系列的MSP430F1111芯片。該芯片具有ESD保護，抗干擾能力特別強，低電壓的工作范圍1．8-3．6 V和超低功耗。它與TC35470組成終端的控制線路，可將電壓設計成3 V，大大節(jié)省了耗電，使鋰電池供電成為可能。由于一個數據處理中心的采集卡要對應于多個終端，而多個終端共用一個上行通道, 因此，MSP430F1111除了與TC35470的五根口線相連外，還須提供一口線控制電源以決定窄帶晶體振蕩電路是否工作。這里因為振蕩頻率已達21．7 MHz，無法通過電子開關來實現關斷。MSP430F1111剩下的8個I／O口線可用做一些開關量的輸入／輸出，可對一些報警信號進行檢測，按鈕信號讀取，驅動一些控制開關。