广电专用数字电视信号监测设备的设计.doc

广电专用数字电视信号在线监测设备的设计 常州创恒数据系统有限公司 周春 摘要 本文介绍了广电专用数字电视信号在线监测设备的设计方案。本方案采用了基于TDA10024芯片的数字调谐模块和高性能单片机STC12C5410，可实时、准确地对广电数字电视信号的各种参数（误码率（BER）、调制误差率（MER）、噪比（C/N）、信号电平等）进行监测，监测结果可通过光纤线路传输到控制中心，让运维人员足不出户，及时了解分布在全市的光节点数字电视信号的参数状态，及时解决故障。 关键词 数字电视信号在线监测，TDA10024，MER，信号电平 引言 在三网融合、网络技术飞速发展的今天，光进铜退，宽带化，双向化，新一代广电基础网改造迅速推进，数字电视，因特网接入，企业专线，VOIP……增值业务蓬勃发展，广电，正在向电信级运营商大步迈进。如何从传统的国企转变为真正的电信级运营商，面向市场，面向客户，面向服务是广电的唯一选择。 在目前情况下，广电基础网和业务网建设都有了长足进步，目前急需大力推动支撑网建设，建立强大高效的网管系统，是广电网络提高竞争力的基础所在。 但是，客观的审视一下广电网络的现状，我们不禁大吃一惊。和广电网络的传统规划有关，广电网一直以单向传输逐级分配为发展模式，中心播出设备向下一级设备发送节目信息，而下级设备是否工作正常却一无所知。传统的运维都需要等到客户进行投诉以后，运维人员才被动的赶赴现场进行排查，显然有很长的滞后时间，客户意见很大。更为严重的是，有部分地区，某些法轮功分子，在小区的光节点上，撬开设备箱体，将反动节目直接插入小区总节点，造成恶劣的社会影响。 本文介绍的广电专用数字电视信号在线监测设备，很好地解决了上述问题，它实时、准确地对光节点上的数字电视信号的各种参数（误码率（BER）、调制误差率（MER）、信号电平等）进行监测，并通过光纤线路将监测结果传输到控制中心，让运维人员足不出户，及时了解分布在全市的光节点数字电视信号的参数状态，及时解决故障。同时，设备上还具有几个监测环境量的接口，能够监测箱体的温湿度，感知箱体打开关闭等。对非法入侵及时报警，保障广电设施的安全和电视播出安全。 一、总体方案 本设计是专门针对广电的专用数字电视信号远程监测的一款设备，其硬件部分包括前端调谐模块（数字高频头）、MCU处理模块、接口模块、电源供应模块等，设计框图如图1所示。 本设计采用STC12C5410作为主处理器，通过I2C接口与前端调谐模块进行通信，完成锁台、信号质量参数读取等工作，并将数据经过串口服务器传送到远端的监控中心，使值班人员可以及时地查看信号质量状态。 图1 硬件设计框图 二、硬件设计 2.1 前端调谐模块 本设计的前端调谐模块采用了LG公司的TDMPG151F数字调谐模块，调谐模块的功能是完成射频信号的接收、下变换放大、通道解码输出传输流，其功能框图如图2所示。 TDMPG151F模块的核心部分是TDA10024——DVB-C接收器（QAM解调器）芯片它主要完成下变换放大、通道解码输出传输流功能。MCU通过I2C总线对TDA10024芯片内部功能寄存器进行读写操作，写入特定的参数即可完成各项对应的操作，如锁台、复位等。同时，TDA10024芯片还提供了各项有关于数字电视信号质量的参数如星座图数据、误码率、载噪比等等，以供MCU读取。TDMPG151F数字调谐模块部分硬件电路如图3所示。 图2 TDMPG151F数字调谐模块功能框图 图3 TDMPG151F数字调谐模块部分硬件电路 2.2 MCU处理模块 MCU处理模块的主要任务是对前端调谐器进行复位、设置，读取调谐器参数，然后通过软件，计算出数字电视各频点的电平、C/N、BER、MER等各项参数。然后通过通信模块将参数实时的传送到控制中心的服务器上进行显示、存储、分析，一旦信号出现任何异常，及时提供报警信息，有利于系统维护人员及时甚至提前发现故障，及时排除，保障数字电视系统正常运行，其硬件连接框图参考图1中MCU部分。本设计采用宏晶STC12C5410单片机作为MCU处理模块的核心。它除了兼容普通51单片机外，还有以下优势： 1、高速，普通单片机执行一条指令需要12个时钟周期，而STC12C5410执行多数指令只需1个时钟周期，比普通单片机快了8~12倍； 2、集成了片内32K ROM和1280字节RAM，节省了扩展电路； 3、具有8路高速10位电压输入型A/D转换器，转换速度可达250KHz，8路A/D输入口对应于P1口； 4、集成了片内看门狗，使系统运行更可靠。 2.2.1 基本外围电路 单片机系统的最基本外围电路是复位电路和晶振电路。本设计复位采用上电复位电路，晶振电路采用22.1184MHz的晶体振荡器电路，如下图4所示： 图4 单片机外围电路 2.2.2