CN116865886A - 一种基于单片机的应急广播rds信号调制方法及系统 - Google Patents

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卢芳媛
黄杰
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Abstract

本发明涉及广播技术领域，具体公开了一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，包括：通过主控制器获取RDS数据；通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机；通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号；对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。本发明还公开了一种基于单片机的应急广播RDS信号调制系统。本发明提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，提高RDS信号的质量和稳定性，并降低调制方案的成本，单片机具有较高的计算能力和存储能力，可以满足RDS信号调制的要求。

Description

一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法及系统
技术领域
本发明涉及广播技术领域，尤其涉及一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法及一种基于单片机的应急广播RDS信号调制系统。
背景技术
随着社会的不断发展，公共应急广播逐渐成为现代社会重要的安全保障和应急救援手段之一。广播传输技术是公共应急广播的核心技术之一。广播系统中，广播传输技术也越来越重要，其中一个重要的技术是RDS技术。 但是目前应急广播RDS信号调制方案存在以下不足：
（1）现有硬件方案成本高，难以大规模应用；
（2）调制算法不够优化，导致调制效果不理想。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法及系统，提高RDS信号的质量和稳定性，并降低调制方案的成本，单片机具有较高的计算能力和存储能力，可以满足RDS信号调制的要求。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，包括：
步骤S110：通过主控制器获取RDS数据；
步骤S120：通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机；
步骤S130：通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号；
步骤S140：对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。
进一步地，所述RDS数据符合GDJ+085-2018+模拟调频应急广播技术规范。
进一步地，所述通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机，还包括：
在所述主控制器需要发送所述RDS数字信号时，首先打开单片机的可控电源，所述单片机上电，单片机先设备资源初始化，包括初始化GPIO、定时器、DAC、DMA和中断配置，单片机初始化完成后，通过串口返回数据给所述主控制器；
所述主控制器将所述RDS数据通过曼彻斯特编码得到RDS数字信号后，通过串口传输给所述单片机。
进一步地，所述通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，还包括：
所述单片机在收到所述RDS数字信号后，将所述RDS数字信号调制成工作频率为57K±６Hz、数据调制方式为PSK的RDS模拟信号，再通过DAC端口输出。
进一步地，所述对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出，还包括：
通过滤波器对所述RDS模拟信号进行滤波，以得到滤波后的RDS模拟信号；
通过NE5532低噪声放大器对所述滤波后的RDS模拟信号进行放大，以输出放大后的RDS模拟信号。
进一步地，所述通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，还包括：
所述单片机收到所述RDS数字信号后，先进行CRC校验，如果校验通过，则将所述RDS数字信号进行存储，如果校验未通过，则通过串口协议将未通过信息反馈给所述主控制器，所述主控制器重传数据。
作为本发明的另一个方面，提供一种基于单片机的应急广播RDS信号调制系统，用于实现前文所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，所述基于单片机的应急广播RDS信号调制系统包括主控制器和单片机；
所述主控制器，用于获取RDS数据，并将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，然后将所述RDS数字信号传输至单片机；
所述单片机，用于将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，并对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。
进一步地，所述单片机包括GD32芯片。
进一步地，所述单片机内置定时器和DMA通道，结合软件控制，将RDS数字信号调制成RDS模拟信号，再通过DAC端口进行输出，最后通过滤波、放大、调节，最终输出FM发射机或FM激励器所需的RDS信号。
进一步地，所述主控制器需要发送所述RDS数字信号时，首先打开所述单片机的可控电源，所述单片机上电，单片机先设备资源初始化，包括初始化GPIO、定时器、DAC、DMA和中断配置，单片机初始化完成后，通过串口返回数据给所述主控制器；所述主控制器将所述RDS数据通过曼彻斯特编码得到RDS数字信号后，通过串口传输给所述单片机。
本发明提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法具有以下优点：
（1）采用GD32芯片实现RDS信号调制，降低了成本；
（2）GD32芯片具有高计算能力和存储能力，可以满足RDS信号调制的要求；
（3）实现方式简单、易于实现、成本低，在市场上竞争力较高。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法的流程示意图。
图2为本发明提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制系统的原理框图。
图3为本发明提供的RDS信号调制示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，图1为本发明提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法的流程图。如图1所示，所述基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，包括：
步骤S110：通过主控制器获取RDS数据；
具体地，所述RDS数据符合GDJ+085-2018+模拟调频应急广播技术规范。
步骤S120：通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机；
优选地，所述通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机，还包括：
在所述主控制器需要发送所述RDS数字信号时，首先打开单片机的可控电源，所述单片机上电，单片机先设备资源初始化，包括初始化GPIO、定时器、DAC、DMA和中断配置，单片机初始化完成后，通过串口返回数据给所述主控制器；
所述主控制器将所述RDS数据通过曼彻斯特编码得到RDS数字信号后，通过串口传输给所述单片机。
步骤S130：通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号；
具体地，所述通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，还包括：
所述单片机收到所述RDS数字信号后，先进行CRC校验，如果校验通过，则将所述RDS数字信号进行存储，如果校验未通过，则通过串口协议将未通过信息反馈给所述主控制器，所述主控制器重传数据。
优选地，所述通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，还包括：
所述单片机在收到所述RDS数字信号后，将所述RDS数字信号调制成工作频率为57K±６Hz、数据调制方式为PSK的RDS模拟信号，再通过DAC端口输出。
步骤S140：对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。
优选地，所述对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出，还包括：
通过滤波器对所述RDS模拟信号进行滤波，以得到滤波后的RDS模拟信号；
通过NE5532低噪声放大器对所述滤波后的RDS模拟信号进行放大，以输出放大后的RDS模拟信号。
具体地，RDS（Radio Digital System）是由欧洲广播联盟（EBU）于1984年提出的技术标准 EBU 3244。该技术充分利用了现有调频广播的带宽，不需要分配专门的带宽，57KHz的副载波数据信号叠加在调频节目频段上，在接收音频信号的同时可收到数字信号。
具体地，RDS 的数据信号传送是以帧为一个基本单元，一次有效的数据采集至少是一个完整的数据帧，一帧数据由4个数据块组成，每个数据块包含26比特数据位，高16位是信息代码，低10位是校验码和数据块识别号（即图中偏移量）。数据传输比特率是1187.5Hz。所以一帧数据共有 104 比特，传输时间约为 87.6 毫秒，也就是说每秒钟可传送148个字节的信息，除去冗余信息，有效的信息载荷为 92 字节。
本发明实施例提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，提高RDS信号的质量和稳定性，并降低调制方案的成本，GD32芯片是一种低成本、高性能的微控制器，具有较高的计算能力和存储能力，可以满足RDS信号调制的要求。
下面结合实际应用场景，对本发明的实施例进行说明。
在应急广播系统中，主控制器收到应急广播消息时或者本地开播广播时，主控制器将符合GDJ+085-2018+模拟调频应急广播技术规范的RDS数据进行编码得到RDS数字信号后，并将RDS数字信号传输至GD32芯片上，GD32芯片对RDS数字信号经过调制后生成RDS模拟信号，然后RDS模拟信号经过滤波、放大、幅度调节等处理得到处理后的RDS信号；单片机将主控制器收到应急广播的音频信号，通过音频线传输至FM发射机，同时将处理后的RDS信号，通过连接线传输至FM发射机，通过FM发射机传输FM信号，在FM信号覆盖范围内，即可对应急广播终端进行各种操作，比如：分区域开停播、修改设备FM频点等操作。利用各地现有的调频广播电台，加上RDS副载波广播后，可以实现完整的解决方案，能够实现县、乡、村三级按权限等级的实时信息发布和语音广播的要求，系统具有投资小、免布线安装、可靠性高、可寻址、自动化管理、操作维护简便等优点。
作为本发明的另一实施例，提供一种基于单片机的应急广播RDS信号调制系统，如图2所示，用于实现前文所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其中，所述基于单片机的应急广播RDS信号调制系统包括主控制器和单片机；
所述主控制器，用于获取RDS数据，并将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，然后将所述RDS数字信号通过串口协议传输至单片机；
所述单片机，用于收到RDS数字信号后，先进行CRC校验，如果校验通过，将RDS数字信号进行存储，CRC校验未通过，通过主控制器与单片机通信的串口协议将信息反馈给主控制器，重传数据。然后将存储的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，并对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。
具体地，单片机将存储的RDS数字信号，映射至内存，利用单片机内置的定时器和DMA通道，结合软件控制，将RDS数字信号调制成工作频率为57K±６Hz、数据调制方式为PSK的RDS波形，再通过DAC端口输出，具有频谱干净、频率准确、占用带宽小的特点。
具体地，通过滤波及NE5532低噪声放大器，对RDS模拟信号进行放大，并设置可调旋钮，对RDS模拟信号进行可控放大，以满足后级设备，如支持RDS的发射机输入端的要求。
具体地，所述单片机包括GD32芯片。
优选地，如图3所示，所述单片机内置定时器和DMA通道，结合软件控制，将RDS数字信号调制成RDS模拟信号，再通过DAC端口进行输出，最后通过滤波、放大、调节，最终输出FM发射机或FM激励器所需的RDS信号。
优选地，如图3所示，所述主控制器需要发送所述RDS数字信号时，首先打开所述单片机的可控电源，所述单片机上电，单片机先设备资源初始化，包括初始化GPIO、定时器、DAC、DMA和中断配置，单片机初始化完成后，通过串口返回数据给所述主控制器；所述主控制器将所述RDS数据通过曼彻斯特编码得到RDS数字信号后，通过串口传输给所述单片机。
需要说明的是，串口采用DMA技术，可以做到全双工，占用CPU资源少，在波形拟合时，需要选取合适的数量坐标点，使生成的波形平滑，采用DMA技术，减少对CPU资源占用。
本发明实施例提供的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，采用GD32芯片实现RDS信号调制，具有成本低、易于实现、市场竞争力等优点，具有实用性和广泛的应用前景。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述基于单片机的应急广播RDS信号调制方法包括：
步骤S110：通过主控制器获取RDS数据；
步骤S120：通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机；
步骤S130：通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号；
步骤S140：对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述RDS数据符合GDJ+085-2018+模拟调频应急广播技术规范。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述通过主控制器将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，并将所述RDS数字信号传输至单片机，还包括：
在所述主控制器需要发送所述RDS数字信号时，首先打开单片机的可控电源，所述单片机上电，单片机先设备资源初始化，包括初始化GPIO、定时器、DAC、DMA和中断配置，单片机初始化完成后，通过串口返回数据给所述主控制器；
所述主控制器将所述RDS数据通过曼彻斯特编码得到RDS数字信号后，通过串口传输给所述单片机。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，还包括：
所述单片机在收到所述RDS数字信号后，将所述RDS数字信号调制成工作频率为57K±６Hz、数据调制方式为PSK的RDS模拟信号，再通过DAC端口输出。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出，还包括：
通过滤波器对所述RDS模拟信号进行滤波，以得到滤波后的RDS模拟信号；
通过NE5532低噪声放大器对所述滤波后的RDS模拟信号进行放大，以输出放大后的RDS模拟信号。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述通过单片机将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，还包括：
所述单片机收到所述RDS数字信号后，先进行CRC校验，如果校验通过，则将所述RDS数字信号进行存储，如果校验未通过，则通过串口协议将未通过信息反馈给所述主控制器，所述主控制器重传数据。
7.一种基于单片机的应急广播RDS信号调制系统，用于实现权利要求1至6中任意一项所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制方法，其特征在于，所述基于单片机的应急广播RDS信号调制系统包括主控制器和单片机；
所述主控制器，用于获取RDS数据，并将所述RDS数据进行编码，得到RDS数字信号，然后将所述RDS数字信号传输至单片机；
所述单片机，用于将接收到的所述RDS数字信号调制成RDS模拟信号，并对所述RDS模拟信号进行处理，得到处理后的RDS信号并输出。
8.根据权利要求7所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制系统，其特征在于，所述单片机包括GD32芯片。
9.根据权利要求7所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制系统，其特征在于，所述单片机内置定时器和DMA通道，结合软件控制，将RDS数字信号调制成RDS模拟信号，再通过DAC端口进行输出，最后通过滤波、放大、调节，最终输出FM发射机或FM激励器所需的RDS信号。
10.根据权利要求7所述的基于单片机的应急广播RDS信号调制系统，其特征在于，所述主控制器需要发送所述RDS数字信号时，首先打开所述单片机的可控电源，所述单片机上电，单片机先设备资源初始化，包括初始化GPIO、定时器、DAC、DMA和中断配置，单片机初始化完成后，通过串口返回数据给所述主控制器；所述主控制器将所述RDS数据通过曼彻斯特编码得到RDS数字信号后，通过串口传输给所述单片机。
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