MSP430单片机的特点及在接收机中的应用

（三）、小结

　　由于采样时钟恢复和同步捕捉跟踪都需要响应中断服务程序，占用CPU开销。而CPU 的主要工作是进行每帧数据的解码和发送。如果使用第一种同步方法，时钟频率4.8K*5，CPU时钟为4.3MHz，即程序每运行41.6us、约20条程序语句就要响应一次定时器中断服务程序，增大了运算量。

五、帧同步

　　在数字信息传输中，帧同步信号是一些特定的码组，这种帧同步码组通常是在某段时间集中插入信息码流。考虑到时间位置的确定，要在建立了各码元的正确时间关系后才有能实现，所以帧同步一般是在位同步的基础上实现。

　　（一）、对帧同步系统的要求

　　1、 帧同步的捕捉（同步建立）时间要短，

　　2、 在一定的同步引入时间要求下，帧同步信号占用的码组长度应越短越好。

　　3、 同步系统的工作要稳定可靠，一旦建立同步状态后，系统不应因信道的正常误码而失步，即帧同步系统应具有一定的抗干扰能力，能识别假失步和避免伪同步。

　　数字信号在传输过程中总会出现误码而影响同步。一种是由信道噪声等原因引起的随机误码。此类误码造成帧同步码的丢失往往是一种假失步现象。然而，无论选用何种帧同步码型，信息码流中都有可能出现与帧同步码图案相同的码组，即伪同步码。

　　（二）、帧同步的实现

　　本接收机使用集中插入特殊码元的帧同步方法，集中插入就是把特殊的帧同步码组集中插在一帧的特定位置（一般是一帧的开始）。接收机一旦检测到这个特定码组就确定了帧的起始位置，从而获得帧同步。此种方法可以迅速纠正帧失步，即一旦帧失步，只要在下一帧同步码就能恢复帧同步。

　　本接收机收到的数据帧格式为：

　　每192个信息字节加上2字节的帧同步码组成一帧数据（如图）。选用的帧同步码为0x19D7。

　　接收端采用帧同步码的滑动法来恢复帧同步信号。其实现方法为：在单片机里设置16bit移位寄存器、前后方保护计数器来完成前方保护时间和后方保护时间的计数，和帧同步状态位SFLAG，标志系统的同步状态。

　　当数据流进入移位寄存器，与帧同步码（0x19d7）相比较，如果不同则移位寄存器高位移出低位移入下一比特再进行比较，同步系统从不断接收输入的数据流中捕获到0x19d7码组，相当于第N帧有同步码，置SFLAG=1，后方保护时间计数器开始，如果经过192byte信息码在第N+1帧处检出同步码，后方保护时间计数器加1，应在第N+2帧再一次检出同步码，后方保护时间计数器加1，系统进入帧同步状态，进行数据定时接收。如果在第N+1帧处不能检出同步码或在第N+1帧处检出同步码而在第N+2帧处不能检出同步码，同步系统都要重新进入捕获状态。

　　在本接收机MSP430的程序中将前方保护时间计数器和后方保护时间计数器简化为一个时间计数器，即SCOUNT。SCOUNT的初始值为0，每接收到一个正确的帧同步码，SCOUNT加1，当连续接收到三个正确的帧同步码时（SCOUNT=3）进入同步状态SFLAG=1，如果在同步状态中 SCOUNT=“4时”，再检测到正确的帧同步码SCOUNT不再加1，也就是说SCOUNT的最大值为4；当检测到一个错误的帧同步码，SCOUNT减1，如果出现连续4个错误的帧同步码，SCOUNT减为0，则从同步状态进入捕获状态。

六、数据链路层

MSP430单片机进行位同步、帧同步后，将定时接收的数据经过以下处理经串口输出。

　　1、去扰

　　伪随机序列发生器的生成多项式为，每帧同步字后进行一次初始化， 加扰不包括帧同步字，数据由伪随机序列加扰，可破坏数据中的连零，有利于解码器位同步的锁定，并分散数据信号的能量分布，使对主信号的干扰呈类似白噪音的背景噪音，提高多工数据对主信道干扰的主观评价得分。

　　2、去交织和纠错码

　　每一子帧用缩短R-S（48，32）编码，可纠8个符号（64Bit）的随机错误。再进行卷积交织，这样数据系统能纠正长达384Bit突发性误码。这样对4.8Kbps 的抗突发性干扰时间分别为80ms 。

　　3、校验

　　采用CCITT-16校验码，可检出超出纠错范围而造成的误码，在每一子帧内验出所有≦16位的错误，可检出99.998%的17位突发性错误，99.997%的18位和大于18位的突发性错误，可以满足大多数信息及计算机通信的要求。

　　4、 输出数据帧形成

　　接收机根据自身的权限对于不同的业务数据，形成不同的输出帧格式进行数据输出。

七、测试结果

　　通过实际播出测试验证，微型低功耗CPFSK数据广播接收机的总体设计是成功的，实现了预期的设计目标，特别是较强的信道纠错编码极大地改善了接收能力。2002年9月使用透明页格式来传输差分GPS的改正数据，链路测试成功；该系统即将用在电子车站牌、路灯控制系统中。