MSP430單片機在微型低功耗數據廣播接收機中的應用

一、 引言
我們獨立自主開(kāi)發(fā)了數據廣播編碼器和微型低功耗調頻數據廣播接收機，整套系統采用連續相位頻移鍵控（CPFSK）調制方式，副載波頻率為72KHz，占用帶寬約16Khz，數據傳輸速率4.8KHZ。采用CPFSK調制方式使接收機易于實(shí)現，與QPSK的調制方式相比對相位穩定度要求不高，不易受外界溫度噪聲的影響，而且在信號解調處理時(shí)實(shí)現低功耗。
由于在發(fā)送端先后進(jìn)行了數據編碼、信道調制、線(xiàn)性調頻，所以接收設備要完成信號逆處理。硬件結構框圖：

二、MSP430單片機的特點(diǎn)及在接收機中的應用
TI公司MSP430系列單片機的超低功耗特性（運行在1MHz時(shí)鐘條件下工作電流視工作模式不同為0.1-400uA）、強大的外圍模塊功能、體積小等優(yōu)點(diǎn)適合作為接收機的CPU。MSP430系列中的各成員集成了較多的片上外圍資源，包含：12位A/D，精密模擬比較器，硬件乘法器，2組頻率可達8MHZ的時(shí)鐘模塊，2個(gè)帶有大量捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器，看門(mén)狗，2個(gè)可實(shí)現異步、同步及多址訪(fǎng)問(wèn)的串行通信接口，數十個(gè)可實(shí)現方向設置及中斷功能的并行輸入、輸出端口等。
MSP430F123單片機作為CPFSK數據廣播接收機的CPU主要對基帶數據進(jìn)行處理，完成數據鏈路層的工作：

數據解碼

三、數字通信中的同步問(wèn)題
數據通信中，同步是非常重要的問(wèn)題，通信系統是否可靠、接收靈敏度是否達到標準，很大程度上依賴(lài)于同步技術(shù)的優(yōu)劣。
1、同步不確定性的來(lái)源
實(shí)際通信系統中，收發(fā)站之間會(huì )由于電波傳播中的多徑效應引起碼相位、載波中心頻率相位的延遲，而且在傳輸信道中隨機噪聲的疊加引起傳輸波形的失真，連接在接收濾波器之后的判決電路也很難保證無(wú)差錯的恢復基帶信號。這些都會(huì )導致同步的不穩定性。

2、實(shí)現同步的幾種方法
按同步功用分類(lèi)可分為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。
按傳輸同步信息的方式可分為外同步法和自同步法。外同步法：是由發(fā)送端發(fā)送專(zhuān)門(mén)的同步信息，接收端把這個(gè)專(zhuān)門(mén)的同步信息檢測出來(lái)作為同步信號。自同步法：發(fā)送端不發(fā)送專(zhuān)門(mén)的同步信息，而是由接收端設法從接收信號中提取同步信息。
本接收機的CPU要完成的功能中只涉及到位同步和幀（群）同步，由于不能從硬件解調FSK信號中恢復位同步時(shí)鐘，所以采用自同步的方法來(lái)實(shí)現位同步，以下結合MSP430單片機的特點(diǎn)分析位同步和幀同步的實(shí)現方法。

四、位同步
由于本接收機接收的碼元速率為4.8KHZ，用CPU捕捉位同步信息，然后進(jìn)行采樣，在配合RS糾錯，即可達到數據準確傳輸的要求。
（一）、位同步的方法：
方法一、

〈圖1〉
設置接收端恢復出的同步時(shí)鐘的頻率為5倍的碼元頻率，這樣就在一個(gè)碼元周期內，設置了5個(gè)采樣點(diǎn)。位同步可以分為兩個(gè)過(guò)程：捕獲、同步跟蹤。
1、 捕獲，即找到正確的同步時(shí)鐘起始點(diǎn)。在接收的數據中，只有0、1跳變沿才能為我們提供位同步信息，如果數據長(cháng)時(shí)間為1或為0，這將給接收端恢復位定時(shí)信息造成一定困難。所以發(fā)送端對數字基帶信號進(jìn)行隨機化處理，一方面起到能量擴散的作用，另一方面限制連0碼和連1碼的長(cháng)度，易于位同步的捕獲和同步時(shí)鐘的恢復。