用SOC技术实现嵌入式广播监测设备

　　调频广播的调制度测量有多种方法。如基于软件无线电的数字解调方法和模拟下变频数字鉴频的方法等。这两种方法都需要进行AD采样，因而系统的抗干扰性和精确性都容易受到信号质量的影响。我们研究了一种新的数字解调方法，直接使用FPGA实现算法，实现数字鉴频和解调的功能，监测调频频偏的变化，测量精度小于1KHZ。频偏的测量，通常情况下，测量高频等幅波信号的频率时，大多是用频率计数器直接测量，它的基本原理是将等幅正弦波信号进行放大、整形，使其转变为脉冲信号，然后对脉冲信号进行记数。当高频信号的幅度被调制后，尤其在深度调幅（比如100%），高频信号在调制负峰时，幅度很小，甚至有小到零的时候，这时候的正弦波信号被放大整形后变成的脉冲信号会有脉冲丢失，因而会造成记数的不准确。为解决这一问题，测量幅度被调制的高频载波信号的频率时，有的用比较法，有的采用锁相环滤除幅度调制的影响，脉冲计数法测频。我们采用一种新型方法，现代功率谱估计的方法，测量出信号的频谱，监测最大功率的频谱的变化，即可监测信号的频谱偏移，测量精度小于2HZ。

　　在测量板卡的设计过程中，采用最新的嵌入式技术，利用超大规模集成电路片上系统（SOC）技术，基于FPGA芯片设计了具有自主知识产权的IP核，能够同时进行多路调幅度、调制度和频偏的测量，同时具备数字接口卡和看门狗的功能，将所有的指标测量功能集成到一颗超大规模集成电路来完成，大大减小接口数目和板卡的数量、体积。该卡与计算机通信采用USB接口，嵌入到计算机内部，缩小了系统的体积，极大减少了计算机负载。

　　2.4使用嵌入式操作系统

　　目前的广播监测网遥控站、数据采集点大部分采用：系统软件使用Windows2000Server、Windows2000Professional或嵌入式WindowsXPE，硬件采用通用工控机或第一代嵌入式工控机+板卡方式，板卡设备采用PCI、ISA、RS232接口。由于板卡设备大部分采用PCI、ISA总线方式并且使用多块板卡,它需要计算机供电，造成计算机负载过大、并且PCI、ISA接口是并行总线，而PCI总线的中断必须通过计算机南桥来通知CPU这样就容易造成计算机不稳定。当计算机开机和非正常关机时，就容易造成计算机系统崩溃。

　　由于广播监测业务的需要，本系统需要强大的操作系统的支持。而一般的嵌入式操作系统（如uC/OSII、WinCE，VxWorks等）不能满足要求。可以选择的是Linux和WindowsXPEmbedded，但后者更易于开发应用软件。

　　WindowsXPEmbedded就是WindowsXP的一种有着灵活定制能力的特殊版本。其产品主要针对嵌入式系统。因为与WindowsXPProfessional基于完全同样的代码，能够充分利用到PC工业今天已经积累起来的丰富软硬件资源，并增加了嵌入式系统所必需的诸多特点，有助于实现一系列低发展内存占用量目标。

　　我们在系统中配置了CompactFlash(CFcard)卡并内建一个经过裁减的EmbeddedXP操作系统。使用CF卡的原因在于在无人值守的运行环境下，CF卡的所提供的插针式接口，在可靠度、防震动及稳定度上均比一般的硬盘要好的多。

　　三、结束语

　　嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

　　从目前大规模集成电路的发展水平来看：采用SOC技术基于FPGA将多路多功能广播信号测量作在一块集成电路芯片上，用USB接口方式和计算机通讯将极大提高系统的稳定性。用嵌入式计算机+接收机+专用广播信号测量卡+语音压缩卡+UPS电源组成+嵌入式双操作系统WindowsXPE+应用软件的遥控站或数据采集点系统，能很好解决上述问题，在技术上有很大进步，可以更好地为广播监测事业服务，实现““可靠性高、低功耗、嵌入式、小型化、功能划分简洁、维护简单”。