双向CATV网中控制信曾的传送

1 硬件组成及原理框图

1.1 传输通道

根据国标，数据信息只能在双向CATV网的低端通过，允许分布的频率为65 MHz以下。鉴于此，我们采用的通信频率分别为：上行信号采用无线信号工作方式，频点为21．7 MHz，采用窄带方式，带宽为20 kHZ；下行信号采用电视信号的工作方式，中心频率为38 MHz，带宽为8 MHz。为加强抗干扰能力，上、下行被调制的信号采用FFSK方式，速率为1．2 Kb／s。

采用此种通信方式的另一种考虑是成本及可生产化。数据采集中心与控制终端的通信系统是典型的一对多的通信，控制终端数量众多，应尽可能地设计得简单、低廉、精确；而数据采集中心的采集卡则相对可靠即可。因此，在控制终端线路上的窄带发射电路，为保证频点精确且不漂移，舍弃LC振荡电路而采用晶体振荡，定制晶体频率为21．7MHz，带宽为5 kHz。通过对电源的控制来实现对振荡电路起振与否的控制。接收电路采用电视信号解调芯片TA7606，解调出音频FFSK信号。数据采集中心的采集卡相对应的接收电路采用窄带接收芯片MC3363。MC3363是一个由RF放大器到音频前置放大器输出的完整的FM窄带接收机。低电压双变换设计产生了用于窄带音频和数据链路的低功耗、高灵敏度和优越的图像载波抑制功能。MC3363具有较高的灵敏度，对于12dB SINAD(信号对噪声的失真比)的典型的输入值为0．3 μV。输入信号先通过两级本生振荡器的差频输出到455 kHz以下，然后再对信号限幅放大，最后经过正交检波输出音频范围内的有用信号。虽然CATV网是有线的， 但MC3363用在此处可大大提高上行信号的灵敏度，在信噪比较低时也能接收得很好。发射电路采用电视信号的中频电路，即采用芯片MCl 374，它的工作频率也是晶体通过第6脚输入的调制FFSK信号，硬件框图如图1所示。综合数据处理中心的采集卡和终端的控制卡，上行和下行信号发射的工作频率都是通过晶体振荡产生的。这种设计思路将大大方
便于调试、生产。上行信号采用窄带是因为MC3363的接收性能极优，同时节省频率资源；而下行信号采用电视信号是因为成本低廉且便于调试、生产。图1是数据中心采集卡的通信线路原理方框图。

1．2 控制线路

采集卡的主控制芯片采用华邦公司的W77E58，主要出于三方面的考虑：

一是工作频率高，最高可达40 MHz，而且W77E58的机器工作频率只是晶体振荡频率的4分频，即40 MHz的频率相当于普通MCS-51系列单片机的120 MHz。由于数据处理中心的采集卡要接收及处理多个终端来的信息，快速处理数据是必需的。二是W77E58拥有2个全双工异步串口， 给采集卡与数据控制中心的数据交换提供了便利。三是W77E58片内有1 KB的SRAM(采用MOVX指令)，无须外扩数据存储芯片。当然，W77E58还有其它一些特点也为程序设计带来了极大的便利：双16位的数据指针、WatchDog定时器等。FFSK调制解调芯片采用Toshiba公司的TC35470。该芯片有极少的外部线路，宽电压(2．7～5．5 V)和低功耗，内部抗电源干扰电路和抗噪声滤波器。TC35420采用3．58 MHz晶体，与CPU的5根线相连，分别为：RTM(4脚)FFSK接收解调时钟输出，RDT(5脚)FFSK接收解调数据输出，TD(11脚)FFSK发送调制时钟输出，TRD(12脚)FFSK发送调制数据输入，MSKE(13脚)FFSK解调允许输出控制脚。W77E58的双串口有各自的用途：一串口通过RS232与控制主机相连，用以数据的通信；另一串口与其它设备相连。

由于终端所在的环境千变万化，千差万别，因此终端控制线路最关心的硬件设计是抗干扰和低功耗。为此，我们采用TI公司的MSP430系列的MSP430F1111芯片。该芯片具有ESD保护，抗干扰能力特别强，低电压的工作范围1．8-3．6 V和超低功耗。它与TC35470组成终端的控制线路，可将电压设计成3 V，大大节省了耗电，使锂电池供电成为可能。由于一个数据处理中心的采集卡要对应于多个终端，而多个终端共用一个上行通道, 因此，MSP430F1111除了与TC35470的五根口线相连外，还须提供一口线控制电源以决定窄带晶体振荡电路是否工作。这里因为振荡频率已达21．7 MHz，无法通过电子开关来实现关断。MSP430F1111剩下的8个I／O口线可用做一些开关量的输入／输出，可对一些报警信号进行检测，按钮信号读取，驱动一些控制开关。