基于STM32的CMMB智能網絡監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)資料下載

中國移動多媒體廣播(CMMB)是我國自主研發(fā)的、具有完全自主知識產權的移動多媒體廣播標準。目前，全國各大城市的CMMB網絡正在建設和完善當中，而CMMB信號的覆蓋測試為網絡優(yōu)化和調整提供了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。數(shù)字電視廣播網絡的建設是一個長期復雜的過程，需要經過不斷地調整和優(yōu)化才能達到一個理想的效果。而只有有效、精確的網絡覆蓋測試才能為調整、優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。一個成熟穩(wěn)定的CMMB網絡覆蓋測試系統(tǒng)，對于CMMB的發(fā)展具有重大意義。因此，有必要設計一款針對CMMB網絡的覆蓋測試系統(tǒng)。本設計基于高性能單片機STM32和GPRS無線通信方案實現(xiàn)了對測試點CMMB網絡覆蓋情況的實時監(jiān)測，并利用GPS接收器將測試終端的地理位子信息上傳到服務器端，完成了對監(jiān)測終端的精準定位。終端板卡供電方式采用太陽能供電系統(tǒng)，保障其在無電源和人員看守的情況下長期穩(wěn)定的工作。最后通過綜合測試，能實現(xiàn)所有要求的功能，完全滿足本次設計的要求。1 測試需求分析為了對測試點進行實時準確的信息監(jiān)測，需要做好以下幾點。測試地點的地理位置，包括經度、緯度，至少每秒統(tǒng)計一次;終端板卡供電蓄電池電量實時更新;8 M信號帶寬內的平均功率，單位為dBm，每秒統(tǒng)計一次，測量精度達到±1 dBm;CMMB信號解碼LDPC誤包率、RS誤包率，每秒統(tǒng)計一次;服務器端可以隨時更改信息上報時間間隔，并能對終端調諧器、解調器配置參數(shù)進行更改，以適應不同地區(qū)解調參數(shù)的不同。2 總體設計本系統(tǒng)分為測試終端和服務器端，服務器端只需要一臺性能良好的個人計算機，而測試終端主要由以下幾個模塊構成：射頻前端模塊模塊、功率測量與存儲模塊、GPS接收器、太陽能供電模塊、處理器模塊及GPRS無線通信模塊。各個模塊主要是通過STM32微處理器的GPIO口連接與通信。處理器需要對射頻前端的調諧器和解調器進行調諧頻道和解調參數(shù)設置，并對RS誤包率、LDPC誤包率等信息進行讀取。CMMB信號調諧器主要是對從天線接收的高頻信號進行調諧輸出中頻信號;CMMB調諧解調模塊主要是對信號進行解調和信道解碼;功率的測量與存儲模塊負責將信號功率轉換為電平信號送給STM32的ADC和將系統(tǒng)設置參數(shù)進行存儲，GPS接收器用于獲取監(jiān)測點地理位子信息，最后處理器通過GPRS無線模塊將信息發(fā)送至服務器端并從服務器接收控制命令。系統(tǒng)整體結構如圖1所示。CMMB網絡監(jiān)測系統(tǒng)結構框圖3系統(tǒng)硬件設計3.1射頻前端模塊射頻前端模塊包括調諧單元和解調單元。本系統(tǒng)中RF射頻信號的調諧模塊采用MXL5007，芯片能夠通過天線或有線接收從44～885 MHz連續(xù)頻段信號，并將輸入的RF射頻信號進行調諧輸出4～44 MHz的中頻信號;此芯片還具有對原始的RF射頻信號無損耗的環(huán)出功能，這使得芯片再輸出中頻信號給功率測量模塊的同時，還能無損耗的環(huán)出一路CMMB信號到后級的解調模塊，是本系統(tǒng)調諧器的理想選擇。調諧解調模塊選用了創(chuàng)毅視訊公司的IF206型號的芯片，IF206芯片支持CMMB廣播信道標準和復用標準;可同時接收衛(wèi)星信號和地面信號;低功耗、低成本、對前端后端設備無特殊要求。3.2 GPRS無線通信模塊本系統(tǒng)選用GPRS無線通信方案，采用Fibocom的G600模塊，支持Dual 900/1800或850/1900雙頻。G600模塊外觀小巧，功耗低，GPRS數(shù)據(jù)連接可靠，內置TCP/IP協(xié)議棧，G600模塊采用串口通信3.3 GPS接收器監(jiān)測終端通過GPS接收器采集監(jiān)測點地理信息，包括：經緯度、海拔等，測試系統(tǒng)根據(jù)得到的GPS信息在地圖的相應位置顯示測試數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中選用GTS-4E-00模塊，采用郵票貼片封裝，可適應高溫高濕，電磁干擾等惡劣工作環(huán)境。其簡化的電路圖如圖2中所示，TXD連接STM32串口1，模塊喚醒端連接PA9，J1為接收天線。單片機借口電路原理圖3.4處理器模塊處理器是整個監(jiān)測終端的核心，負責采集射頻前端的數(shù)據(jù)以及與服務器端的通信。處理器采用STM32F103RCT6型單片機，該芯片是基于Cortex—M3內核的新型32位嵌入式微處理器，它集合了性能高，實時、低功耗、集成度高等特點，系統(tǒng)時鐘高達72 M，開發(fā)簡便且芯片內集成多種外設。單片機電路圖如圖2所示。其中單片機的PB6、PB7口為其IIC接口，負責與MXL5007、存儲芯片AT24C1024通信;PA5-PA7口是其SPI接口，用于與IF206通信;PA10口是串口1接收端，用于接收GPS模塊數(shù)據(jù)，PA9口用于使能GPS模塊;PA2、PA3是串口3，用于與GPRS模塊G600通信;PC2、PC3分別作為MXL5007的使能和復位端;STM32內部還有兩個12位ADC，PC4是內部ADC1模擬輸入口，用于測量CMMB信號平均功率。3.5太陽能供電模塊測試終端采用太陽能供電方式，使得終端可以長期穩(wěn)定的工作在缺少電源、無人管理的狀太下。監(jiān)測終端板卡電源接口采用DC—12 V，采用太陽能供電方式，設計控制器對蓄電池進行充放電管理。本控制器為太陽能直流供電系統(tǒng)設計，并使用了專用電腦芯片的智能化控制器?？刂破鞴δ芸驁D如圖3所示。太陽能控制器原理框圖4系統(tǒng)軟件設計STM32處理器的軟件編程采用C語言編程，開發(fā)環(huán)境為MDK-4.0，軟件基本原理如圖4所示。軟件基本原理開機后系統(tǒng)進行初始化，包括STM32各個外設的初始化、從EEPROM中讀取系統(tǒng)之前設置的參數(shù)值、對MXL5007和IF206的初始化。系統(tǒng)初始化完成后分別讀取太陽能蓄電池剩余電量信息、GPS信息、RS誤包率、LDPC誤碼率、信號平均等信息，之后判斷是否與服務器建立連接，連接建立成功后按照設定時間間隔定時向服務器上傳這些數(shù)據(jù);與此同時時刻查收來自服務器端的命令信息，如設定更改信息上傳時間間隔、各參數(shù)門限值、調諧及解調芯片的頻點等，參數(shù)被修改后立即被存入EEPROM中，防止斷電信息丟失，下次開機后這些參數(shù)再次被讀取出來。5 設備樣機與系統(tǒng)聯(lián)調測試終端設備樣機與服務器端軟件完成后，項目組使用設備樣機和服務器軟件進行了系統(tǒng)聯(lián)調。項目組在北京市選取了3個監(jiān)測點，監(jiān)測點信息如表1所示，3個監(jiān)測點分別放置了一臺CMMB監(jiān)測終端，如圖5所示。監(jiān)測點測試結果CMMB監(jiān)測終端樣機各個監(jiān)測點實時回傳監(jiān)測參數(shù)到服務器，服務器通過IP網絡獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且根據(jù)軟件設置進行分析和報警處理，服務器軟件的監(jiān)測界面如圖6所示。CMMB監(jiān)測服務器軟件界面通過設備聯(lián)調，項目組優(yōu)化了系統(tǒng)性能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，經過數(shù)天的實驗，證明監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時有效地反應CMMB網絡的信號狀況。6 結論該監(jiān)測系統(tǒng)采用了處理器STM32開發(fā)平臺和GPRS無線通信方案，成功地實現(xiàn)了對用戶端CMMB網絡覆蓋情況的實時監(jiān)測，為廣大工程技術人員提供了一種高效、便捷的監(jiān)管手段，達到了設計要求。(mbbeetchina)