調頻廣播(FM)一直在人們的娛樂(lè )生活中占有非常重要的地位，廣大從事消費電子設計的廠(chǎng)商都在諸如MP3、智能手機、PDA等產(chǎn)品中嵌入FM部分。而RDS數據廣播系統(Radio Data System)正是利用調頻立體聲中的副載波，在傳輸音頻節目的同時(shí)為用戶(hù)提供各種數據信息服務(wù)，如廣播節目單，緊急通告，道路交通信息。盡管?chē)鴥瘸伺_灣香港之外很少有帶有RDS功能的電臺，但這項技術(shù)在國外發(fā)展得卻相當成熟，而且需求也在不斷的猛增，本文所介紹的模塊正是基于這方面的應用，為車(chē)載音響系統提供調頻接收和RDS信息服務(wù)，下面主要介紹調頻模塊的設計及音頻處理和RDS數據的處理。
1 S14730／31外圍電路設計
S14730／31是工業(yè)上最早的高集成度的CMOSAF／FM收音接收芯片。因為S1473X內置DSP的先進(jìn)數字低中頻構架，僅需少數幾個(gè)外圍元件，且無(wú)需人工調校，便能實(shí)現從天線(xiàn)輸入到音頻輸出的所有AM／FM接收功能。該模塊不僅體積小，質(zhì)量輕，而且支持多種串行控制方式，所以特別適用于車(chē)載音響及其他小型的便攜設備中。S14730／31是一種多功能的解決方案，它的主要功能包括：先進(jìn)的自動(dòng)搜臺算法；靜音功能；自動(dòng)校準數字調頻；FM立體聲處理；供模擬和數字語(yǔ)音輸出。
由于S1473X把天線(xiàn)輸入至音頻輸出的所有功能全部集成于單個(gè)芯片上使得以S1473X為核心的收音機電路設計過(guò)程變得簡(jiǎn)單。S1473X的外圍電路如圖1所示。
注意事項：
(1)所有的地線(xiàn)都要與PCB板上的地直接相連。
(2)管腳1和20，沒(méi)有連接，懸空。
(3)管腳2與FM的天線(xiàn)接口相連，管腳4與AM的天線(xiàn)接口相連。
(4)S14730／31要盡可能放置在天線(xiàn)附近，讓AMI和FMI兩個(gè)管腳的路徑盡可能短。
2 RDS數據廣播系統介紹
RDS(Radio Data System)數據廣播系統是近幾年來(lái)出現在無(wú)線(xiàn)廣播領(lǐng)域的一項高新技術(shù)。它利用現有的調頻設備把一些非聲音數據的額外數據通過(guò)調制后加載到調頻立體聲信道的附加信道上，這樣，在這些多增加的數據的基礎上，RDS數據廣播系統就擁有了處理數據、文字、符號和信息的能力，能用于交通信息廣播，廣播尋呼、背景音樂(lè )，具有可大面積組網(wǎng)，可靠性高等顯著(zhù)特點(diǎn)，基于RDS方案將會(huì )顯示出越來(lái)越多的技術(shù)優(yōu)越性。
2．1 RDS廣播信號
調頻自動(dòng)搜索技術(shù)的實(shí)現要以RDS數據源即RDS廣播數據為背景條件，也就是需要當地廣播系統的支持。RDS接收機的調頻波段在87．5～108．0 MHz范圍，相鄰電臺波段間隔至少100 kHz，在57 kHz上加載上副載波數據。數據內容包括電臺類(lèi)型、節目類(lèi)型、交通公告、標準時(shí)間、天氣預告等，同時(shí)提供了開(kāi)放式接口，為特殊用戶(hù)提供數據文本應用通道。RDS廣播技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用調頻立體聲(FM)廣播的副載波攜帶數據信息的一種工作方式。RDS數據經(jīng)過(guò)FSK調制，成為載波為57 kHz的RDS數據信號，RDS的數據信號和電臺本身播放的聲音信號混合，成為復合信號，然后經(jīng)過(guò)FM調制進(jìn)行發(fā)送。
2．2 RDS常用功能簡(jiǎn)介
PI(Program Identification)：是一個(gè)16位的二進(jìn)制數，它表明一種電臺的發(fā)射，如果收音機發(fā)現有兩個(gè)發(fā)射機使用同一代碼，可以認為兩者發(fā)射的節目是相同的。于是收音機可以依據信號較強和質(zhì)量較好來(lái)決定使用哪一個(gè)發(fā)射臺。
PS(Program Servicename)：是一個(gè)八個(gè)字符的字符串，用來(lái)識別正在接受的電臺。PI碼只能由機器讀出，而PS則設計成讓聽(tīng)眾看見(jiàn)，知道當前收聽(tīng)的是哪一個(gè)電臺。
PTY(Program Type Code)：用來(lái)確認當前節目屬于RDS標準中制定的32種節目類(lèi)型中的哪一類(lèi)節目，例如新聞，時(shí)事，天氣，兒童節目等。
TP(Traffic Program Identification)：帶交通節目信息的電臺識別，TP只有一位。它表明正在收聽(tīng)到電臺，實(shí)際上是正在收聽(tīng)到節目中可能要發(fā)布交通、旅游通告。汽車(chē)駕駛員在不熟悉的地區可以利用它作為尋找交通信息及旅游新聞的辦法。
RT(Radio Text)：用于顯示正在播放的節目的相關(guān)信息，例如當前播放歌曲的名字，演唱者等，類(lèi)似于CD／MP3的附加信息。
RT+(Radio Text Plus)：是RT的擴張功能，也是RDS2009年修訂的新標準中增加的新功能。主要用于顯示歌曲演唱者等一些細節追蹤，滾動(dòng)新聞標題，當前廣播電臺的一些信息，比如電臺的網(wǎng)址，熱線(xiàn)電話(huà)等。RT+向下與RT完全兼容。
2．3 RDS的數據格式
RDS信號發(fā)送是遵循一種內部協(xié)議的，該協(xié)議規定了RDS數據的具體格式及其相應的含義。從信號發(fā)送角度看，每8個(gè)字節的數據被稱(chēng)為一個(gè)數據包，它是信號發(fā)送的最基本單位。一種類(lèi)型的數據包稱(chēng)之為一種group，group類(lèi)型有g(shù)roup 0A，group 0B，group1A，group 1B，…，group 15A，group 15B共32種。
1 group=4 block=104 b
1 block=16 b data+10 b校驗位
從數據內容含義角度，RDS數據被成套分組分節的組織在一起。每組數據與發(fā)送角度的數據包概念相對應，也是由8個(gè)字節數據組成。但一套RDS數據中每組數據都各不相同，內容上各自有不同的特定含義。再往下，每組RDS數據內又分為4個(gè)節的數據，每節占兩個(gè)字節，不同節也有各自不相同的特定含義。一定數量組的RDS數據結合在一起，形成一套完整的RDS數據。隨著(zhù)時(shí)間的推移，播放節目的跟進(jìn)，相鄰套RDS數據的具體內容可能會(huì )有所變化，但內容性質(zhì)都是固定而統一不變的。圖2是RDS數據各個(gè)塊及具體位的定義。
其中：A3～A0表示數據組的編號，大小從0～15；B0表示數據組的版本類(lèi)型，分A和B兩種；PI code表示電臺的惟一標識，每一組數據組都包含PI code；TP表示當前電臺是否包含交通信息；PT4～PT0共5位，用于顯示當前的節目類(lèi)型；checkword+offset A，B，C，D是10 b的校驗位加偏移量，用于數據同步和錯誤校驗。
3 RDS功能的軟件實(shí)現
本文討論通過(guò)車(chē)載常用芯片S1473X來(lái)實(shí)現RDS的接收功能。由于S1473X內置數字信號處理器，具有RDS數據的解碼功能，不需要再配備單獨的解碼芯片，也免去了軟件編程中控制數據同步及錯誤校驗等工作，只通過(guò)發(fā)送指令，讀取指令的返回值，便能輕松完成。下面先熟悉S14 73X的指令格式。
3．1 S1473X的指令格式
S1473X通過(guò)指令和響應與系統控制器進(jìn)行信息交換，為了執行某個(gè)動(dòng)作，系統控制器發(fā)送一個(gè)字節的指令和若干個(gè)字節的相關(guān)參數。S1 473x執行相應的動(dòng)作并根據命令的類(lèi)型返回對應的狀態(tài)字節和若干個(gè)響應字節。S1473X的完整控制過(guò)程依次由下面4個(gè)部分組成：
命令CMD：由主控制器發(fā)送，用來(lái)控制S1473X的行為，如上電、掉電或調諧到指定的頻率上；
參數ARG：由主控制器發(fā)送，是描述命令的參數，用來(lái)進(jìn)一步指定命令的具體行為。如調諧到指定頻率的命令，其參數包含了指定的頻率；
狀態(tài)STATUS：由S1473X返回，每一條命令都有1 B的狀態(tài)返回，用來(lái)指示該命令的執行情況。如中斷狀態(tài)，是否準備就緒等；
響應RESP：由S1473X返回，當控制器發(fā)送的是讀取數據的命令時(shí)，由S1473X返回讀取的內容。例如FM_RDS_STATUS，讀取的就是RDS的數據狀態(tài)。3．2 RDS功能的實(shí)現
通過(guò)發(fā)送命令0X24，也即函數FM-RDS_STATUS來(lái)獲取當前頻道的RDS信息，并從RDS堆棧中讀取一個(gè)空值。其中RDS的信息包括同步狀態(tài)標志位、堆棧狀態(tài)標志位、整個(gè)群組的信息(塊A，B，C，D)和每塊傳遞的錯誤信息。另外屬性命令0X1500，RDS_INT_SOURCE負責與RDS有關(guān)的中斷配置。屬性命令0X1501，RDS_INT_FIFO_COUNT負責設置在RDSRECV標志位置1之前，RDS堆棧中存放RDS群組數據的最小值。因為有些RDS的功能顯示，比如顯示電臺節目名稱(chēng)，歌曲名等信息，需要幾組的RDS群組數據才能傳送完畢，所以RDS堆棧必須要有一定的存儲能力，才能將信息完整地顯示。整個(gè)RDS功能實(shí)現的流程如圖3所示。
4 結語(yǔ)
最近幾年我國像手機、MP3，PDA等提供信息服務(wù)功能的終端發(fā)展越來(lái)越快，功能也趨向一體化，集多種信息服務(wù)功能為一體的智能終端是這些便攜式設備的發(fā)展方向，很多消費者希望在他們的掌上產(chǎn)品中增加FM功能，而RDS等數據廣播業(yè)務(wù)由于是利用現有覆蓋面很廣的廣播網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )建設投入很少，而且很多調頻芯片已經(jīng)集成了RDS解碼功能，所以RDS功能的實(shí)現變得簡(jiǎn)單易行。相信FM+RDS一定會(huì )有更加廣泛的應用。 |
