双向CATV网中控制信令的传送
摘要：介绍基于CATV的双向FFSK数据通信线程和软件设计的原理、流程。该装置实现简单、成本低廉、性能可靠，并在实际应用中得以成功运用。
关键词：双向CATV窄带FFSK
有线电视网（CATV）是中国普及最广的网络，在已建的宾馆、居民小区中绝大部分都已建成。因此利用已有的网络进行更广泛的功能的开发，如：影视点播、安防监控、自动抄表及其它的服务呼叫等，是一个值得研究的课题。这些功能实现的关键，是在同轴电缆中控制信令的可靠实现。
在CATV网中，由于分支较多、用户繁杂、线路老化等原因，不可避免地会造成大量的干扰信号的窜入。在实际的频谱测试中，整个其带经常被噪波干扰抬高，因此，寻找廉价且可靠的线路和传送方案变得尤为重要。为此，我们通过长期的试验和实验，研制出一成本极其低廉，性能相当可靠的工作电路和通信方案，并在实际装机运行中使用。
1硬件组成及原理框图
1.1传输通道
根据国际，数据信息只能在双向CATV网的低端通过，允许分布的频率为65MHz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21.7MHz，采用窄带方式，带宽为20kHz；下行信号采用电视信号的工作方式，中心频率为38MHz，带宽为8MHz。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1.2Kb/s。
图1数据中心采集卡的通信线路原理方框图
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振荡电路采用晶体振荡，定制晶体频率为21.7MHz，带宽为5kHz。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12dBSINAD（信号对噪声的先真比）的典型的输入值为0.3μV。输入信号先通过两级本生振荡器的差频输出到455kHz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MC1374，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程原理方框图。
1.2控制线程
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40MHz，而且W77E58的机器工作频率只是晶体振荡频率的4分频，即40MHz的频率相当于普通MCS-51系列单片机的120MHz。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1KB的SRAM（采用MOVX指令），无须外扩数据存储芯片。当然，W77E58不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程，宽电压（2.7～5.5V）和低功耗，内部抗电源干扰电路和抗噪声滤波器。TC35470采用3.58MHz晶体，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尤化，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1.8～3.6V和超低功耗。它与TC35470组成终端的控制线路，可将电压设计成3V，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21.7MHz，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。
2通信信令方式
由于CATV网络系统中众多的终端用户，采用一一“点名”的主从结构通信方式会使得整个通信周期太长。同时，在该网络用户中，大多通信事件的发起者应该是终端用户而不是数据处理中心，而且在众多用 《双向CATV网中控制信令的传送》
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关键词：双向CATV窄带FFSK
有线电视网（CATV）是中国普及最广的网络，在已建的宾馆、居民小区中绝大部分都已建成。因此利用已有的网络进行更广泛的功能的开发，如：影视点播、安防监控、自动抄表及其它的服务呼叫等，是一个值得研究的课题。这些功能实现的关键，是在同轴电缆中控制信令的可靠实现。
在CATV网中，由于分支较多、用户繁杂、线路老化等原因，不可避免地会造成大量的干扰信号的窜入。在实际的频谱测试中，整个其带经常被噪波干扰抬高，因此，寻找廉价且可靠的线路和传送方案变得尤为重要。为此，我们通过长期的试验和实验，研制出一成本极其低廉，性能相当可靠的工作电路和通信方案，并在实际装机运行中使用。
1硬件组成及原理框图
1.1传输通道
根据国际，数据信息只能在双向CATV网的低端通过，允许分布的频率为65MHz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21.7MHz，采用窄带方式，带宽为20kHz；下行信号采用电视信号的工作方式，中心频率为38MHz，带宽为8MHz。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1.2Kb/s。
图1数据中心采集卡的通信线路原理方框图
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振荡电路采用晶体振荡，定制晶体频率为21.7MHz，带宽为5kHz。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12dBSINAD（信号对噪声的先真比）的典型的输入值为0.3μV。输入信号先通过两级本生振荡器的差频输出到455kHz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MC1374，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程原理方框图。
1.2控制线程
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40MHz，而且W77E58的机器工作频率只是晶体振荡频率的4分频，即40MHz的频率相当于普通MCS-51系列单片机的120MHz。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1KB的SRAM（采用MOVX指令），无须外扩数据存储芯片。当然，W77E58不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程，宽电压（2.7～5.5V）和低功耗，内部抗电源干扰电路和抗噪声滤波器。TC35470采用3.58MHz晶体，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尤化，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1.8～3.6V和超低功耗。它与TC35470组成终端的控制线路，可将电压设计成3V，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21.7MHz，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。
2通信信令方式
由于CATV网络系统中众多的终端用户，采用一一“点名”的主从结构通信方式会使得整个通信周期太长。同时，在该网络用户中，大多通信事件的发起者应该是终端用户而不是数据处理中心，而且在众多用 《双向CATV网中控制信令的传送》
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