黃齊校 蘇志偉 韋英妹

（1.廣西廣播電視技術(shù)中心；2.廣西廣播電視無(wú)線傳播樞紐臺(tái)；3.廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心）

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，廣播電視發(fā)射機(jī)原來(lái)越多的采用單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行控制及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中，與PC機(jī)通信最常用的方式有基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信和基于EIA RS232或RS485的串口通信。所以設(shè)計(jì)能夠同時(shí)滿足這兩種通信方式的協(xié)議是十分必要的。

二、常用通信協(xié)議格式比較

不同通信方式的特點(diǎn)，對(duì)通信協(xié)議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著不同的需求。常用的通信協(xié)議格式有以下三種，如表1所示。

從表1對(duì)比可以看出，通信協(xié)議格式的靈活性和復(fù)雜度是互相矛盾的。

三、發(fā)射機(jī)通信協(xié)議設(shè)計(jì)原則

發(fā)射機(jī)的控制一般采用嵌入式結(jié)構(gòu)，內(nèi)存和運(yùn)算性能都有限，因此首選采用固定二進(jìn)制格式。并且可以從以下幾個(gè)原則對(duì)協(xié)議的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.簡(jiǎn)單性

協(xié)議結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保證可以在性能相對(duì)低的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，并且提高軟件的可靠性。

2.可擴(kuò)展性

預(yù)留部分空白占位字符，或者預(yù)留識(shí)別碼等方式。保證將來(lái)增加功能仍能使用。

3.穩(wěn)定性

從協(xié)議的長(zhǎng)度考慮，數(shù)據(jù)幀太長(zhǎng)編碼和解碼困難，容易干擾。數(shù)據(jù)幀太短編碼效率低。

4.高效率

統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，通過不同的功能碼區(qū)分命令類型。同時(shí)將同類型數(shù)據(jù)放置在儀器，可充分利用編譯器的優(yōu)化功能進(jìn)行程序的優(yōu)化。

5.容易實(shí)現(xiàn)

減少?gòu)?fù)雜的算法，特別是校驗(yàn)字符，可采用校驗(yàn)和代替復(fù)雜的CRC校驗(yàn)，可以減輕運(yùn)算復(fù)雜度。

6.硬件特性

考慮嵌入式硬件特性，設(shè)計(jì)幀結(jié)構(gòu)。如采用DMA方式收發(fā)數(shù)據(jù)，需要協(xié)議設(shè)計(jì)成固定長(zhǎng)度。

四、發(fā)射機(jī)通信設(shè)計(jì)案例

根據(jù)第上述設(shè)計(jì)原則，提出了一種廣播電視發(fā)射機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)方案。

（1）下行幀

表1 三種常用通信協(xié)議格式

表2

表3 下行幀項(xiàng)目取值范圍

下行幀是從PC向發(fā)射機(jī)發(fā)送的命令幀。在該幀結(jié)構(gòu)中，包含了命令類型，設(shè)備類型，設(shè)備地址碼，命令功能碼，命令參數(shù)和校驗(yàn)。（表2）

幀內(nèi)命令碼、功能碼和參數(shù)的取值范圍如表3。

（2）上行幀

上行幀是從發(fā)射機(jī)返回給PC的返回?cái)?shù)據(jù)。返回幀包含幀頭和幀體兩部分。

返回幀頭結(jié)構(gòu)為：

項(xiàng)目 命令類型 設(shè)備類型 地址碼 功能碼 長(zhǎng)度類型 BYTE BYTE BYTE BYTE UINT16

幀體包含了具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容：

項(xiàng)目 版本號(hào)1版本號(hào)2參數(shù)1 參數(shù)2…… 參數(shù)n校驗(yàn)類型 BYTE BYTE - - - - BYTE

針對(duì)不同命令的返回幀返回的幀體內(nèi)部參數(shù)不同。由具體設(shè)備而定。

五、總結(jié)

本文簡(jiǎn)要描述了采用嵌入式系統(tǒng)控制架構(gòu)的廣播電視發(fā)射機(jī)在通信協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的一些原則，并根據(jù)這些原則提出了一種通信協(xié)議的設(shè)計(jì)案例，以此說明這些原則在實(shí)際發(fā)射機(jī)通信協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)的可操作性。為同類設(shè)備進(jìn)行通信協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)，提供參考。