MSP430單片機的特點及在接收機中的應用

（三）、小結(jié)

　　由于采樣時鐘恢復和同步捕捉跟蹤都需要響應中斷服務程序，占用CPU開銷。而CPU 的主要工作是進行每幀數(shù)據(jù)的解碼和發(fā)送。如果使用第一種同步方法，時鐘頻率4.8K*5，CPU時鐘為4.3MHz，即程序每運行41.6us、約20條程序語句就要響應一次定時器中斷服務程序，增大了運算量。

五、幀同步

　　在數(shù)字信息傳輸中，幀同步信號是一些特定的碼組，這種幀同步碼組通常是在某段時間集中插入信息碼流?？紤]到時間位置的確定，要在建立了各碼元的正確時間關(guān)系后才有能實現(xiàn)，所以幀同步一般是在位同步的基礎上實現(xiàn)。

　?。ㄒ唬较到y(tǒng)的要求

　　1、 幀同步的捕捉（同步建立）時間要短，

　　2、 在一定的同步引入時間要求下，幀同步信號占用的碼組長度應越短越好。

　　3、 同步系統(tǒng)的工作要穩(wěn)定可靠，一旦建立同步狀態(tài)后，系統(tǒng)不應因信道的正常誤碼而失步，即幀同步系統(tǒng)應具有一定的抗干擾能力，能識別假失步和避免偽同步。

　　數(shù)字信號在傳輸過程中總會出現(xiàn)誤碼而影響同步。一種是由信道噪聲等原因引起的隨機誤碼。此類誤碼造成幀同步碼的丟失往往是一種假失步現(xiàn)象。然而，無論選用何種幀同步碼型，信息碼流中都有可能出現(xiàn)與幀同步碼圖案相同的碼組，即偽同步碼。

　?。ǘ?、幀同步的實現(xiàn)

　　本接收機使用集中插入特殊碼元的幀同步方法，集中插入就是把特殊的幀同步碼組集中插在一幀的特定位置（一般是一幀的開始）。接收機一旦檢測到這個特定碼組就確定了幀的起始位置，從而獲得幀同步。此種方法可以迅速糾正幀失步，即一旦幀失步，只要在下一幀同步碼就能恢復幀同步。

　　本接收機收到的數(shù)據(jù)幀格式為：

　　每192個信息字節(jié)加上2字節(jié)的幀同步碼組成一幀數(shù)據(jù)（如圖）。選用的幀同步碼為0x19D7。

　　接收端采用幀同步碼的滑動法來恢復幀同步信號。其實現(xiàn)方法為：在單片機里設置16bit移位寄存器、前后方保護計數(shù)器來完成前方保護時間和后方保護時間的計數(shù)，和幀同步狀態(tài)位SFLAG，標志系統(tǒng)的同步狀態(tài)。

　　當數(shù)據(jù)流進入移位寄存器，與幀同步碼（0x19d7）相比較，如果不同則移位寄存器高位移出低位移入下一比特再進行比較，同步系統(tǒng)從不斷接收輸入的數(shù)據(jù)流中捕獲到0x19d7碼組，相當于第N幀有同步碼，置SFLAG=1，后方保護時間計數(shù)器開始，如果經(jīng)過192byte信息碼在第N+1幀處檢出同步碼，后方保護時間計數(shù)器加1，應在第N+2幀再一次檢出同步碼，后方保護時間計數(shù)器加1，系統(tǒng)進入幀同步狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)定時接收。如果在第N+1幀處不能檢出同步碼或在第N+1幀處檢出同步碼而在第N+2幀處不能檢出同步碼，同步系統(tǒng)都要重新進入捕獲狀態(tài)。

　　在本接收機MSP430的程序中將前方保護時間計數(shù)器和后方保護時間計數(shù)器簡化為一個時間計數(shù)器，即SCOUNT。SCOUNT的初始值為0，每接收到一個正確的幀同步碼，SCOUNT加1，當連續(xù)接收到三個正確的幀同步碼時（SCOUNT=3）進入同步狀態(tài)SFLAG=1，如果在同步狀態(tài)中 SCOUNT=“4時”，再檢測到正確的幀同步碼SCOUNT不再加1，也就是說SCOUNT的最大值為4；當檢測到一個錯誤的幀同步碼，SCOUNT減1，如果出現(xiàn)連續(xù)4個錯誤的幀同步碼，SCOUNT減為0，則從同步狀態(tài)進入捕獲狀態(tài)。

六、數(shù)據(jù)鏈路層

　　MSP430單片機進行位同步、幀同步后，將定時接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過以下處理經(jīng)串口輸出。

　　1、去擾

　　偽隨機序列發(fā)生器的生成多項式為，每幀同步字后進行一次初始化， 加擾不包括幀同步字，數(shù)據(jù)由偽隨機序列加擾，可破壞數(shù)據(jù)中的連零，有利于解碼器位同步的鎖定，并分散數(shù)據(jù)信號的能量分布，使對主信號的干擾呈類似白噪音的背景噪音，提高多工數(shù)據(jù)對主信道干擾的主觀評價得分。

　　2、去交織和糾錯碼

　　每一子幀用縮短R-S（48，32）編碼，可糾8個符號（64Bit）的隨機錯誤。再進行卷積交織，這樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)能糾正長達384Bit突發(fā)性誤碼。這樣對4.8Kbps 的抗突發(fā)性干擾時間分別為80ms 。

　　3、校驗

　　采用CCITT-16校驗碼，可檢出超出糾錯范圍而造成的誤碼，在每一子幀內(nèi)驗出所有≦16位的錯誤，可檢出99.998%的17位突發(fā)性錯誤，99.997%的18位和大于18位的突發(fā)性錯誤，可以滿足大多數(shù)信息及計算機通信的要求。

　　4、 輸出數(shù)據(jù)幀形成

　　接收機根據(jù)自身的權(quán)限對于不同的業(yè)務數(shù)據(jù)，形成不同的輸出幀格式進行數(shù)據(jù)輸出。

七、測試結(jié)果

　　通過實際播出測試驗證，微型低功耗CPFSK數(shù)據(jù)廣播接收機的總體設計是成功的，實現(xiàn)了預期的設計目標，特別是較強的信道糾錯編碼極大地改善了接收能力。2002年9月使用透明頁格式來傳輸差分GPS的改正數(shù)據(jù)，鏈路測試成功；該系統(tǒng)即將用在電子車站牌、路燈控制系統(tǒng)中。