CAN总线在数字电视发射机中的应用分析

严振

贵州省新闻出版广电局761台　贵州省　贵阳市　550002

CAN总线在数字电视发射机中的应用分析

严振

贵州省新闻出版广电局761台贵州省贵阳市550002

本文主要对数字电视发射机中CAN总线的应用进行分析，并阐述在数字电视发射机中如何利用不同总线和通信协议（包括RS458、CAN、SNMP、TCP/IP以及互联网等）实现控制、检测和通讯等不同功能，组成一套完整的集中控制系统，并针对发射机逻辑控制原理提炼出一些主要逻辑故障分析办法，希望对发射机的运行维护有所帮助，同时也为在复杂环境下的设备监控方案提供参考。

CAN总线数字电视发射机控制系统保护程序和故障诊断

在无线数字电视发展进程中，发射机的更新升级多数都要考虑数/模兼容性，对大功率发射机采用先进的液冷系统，同时满足对设备工作状态的数据监测、信号监视以及互联网数据传输等功能要求，达到设备运行稳定、易于维护和故障诊断之目的。

1 CAN总线特点

CAN总线（Controller Area Network） 也称控制器局部网总线，属于现场总线的范畴，多年来一直被广泛应用于多个行业电子设备的监测控制系统当中，其接口定义如图1所示。CAN总线独特的数据通信方式使它具有突出的可靠性、实时性和灵活性，体现在以下几个方面。

（1） 采用双线串行通信方式，线间干扰小。具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点。

（2）具有错误处理检错机制和遭破坏后的自动重发能力。检错能力强，适应高噪声干扰环境。

（3）具有优先权和仲裁功能。多个控制模块可在总线上组成多主机局部网络，在节点错误严重的情况下能自动退出总线。

2 数字电视发射机控制系统原理分析

761台现使用的无线数字电视发射机的工作模式分为模拟电视或数字电视 （DVB-T/H，DVB-T2，ATSC等标准） 两种模式。当对发射机激励器设置好工作模式后，中央控制单元就会通过CAN总线（设备资料中也称为“串行E-LINK”总线）接收到激励器的模式信息，并将模式信息发送到各RF功放模块，使发射机在相应的模拟或数字模式下进行工作。

发射机控制系统（如图2所示）主要由中央控制单元、双激励器控制单元、多功放控制单元以及液冷控制系统所组成。设备运行参数和状态信息经各单元内部控制单元处理后，通过CAN总线发送到中央控制单元进行集中监控。

发射机分为两种控制模式：一种是本地模式（Local） 即使用本地使能信号（local、Enable） 模式；另一种是遥控模式（Remote）即CAN总线控制（E-Link） 和 RS485（ANT bus、Eurotel协议）遥控模式。

2.1中央控制单元

中央控制单元主要包括单片机及显示、按键及状态指示等组件，负责控制激振器和所有功率放大器的使能信号，并对双激励器进行自动切换。在开机过程中，中央控制单元发出开机指令（TX ON），既送出硬件使能信号（HW） 启动液冷系统，在液冷系统启动后，通过中央控制单元发出使能信号送至激励器和功率放大器，使整机完成启动并开始输出功率。

中央控制单元通过CAN总线接收末级功放的定向耦合器传来的整机输出功率 （RF Output PWR）取样信号，再通过CAN总线将控制信号回送到激励器控制其输出功率。在中央控制单元显示界面可以监视到各功放输出功率、整机输出（反射）功率、负载入（反）射功率，和各功放模块的输入（出）功率、反射功率和工作电压（电流）参数，以及液冷系统冷却液的流入（出）温度等参数。

2.2其他功能单元

其他功能单元主要包括激励器控制单元、功放控制单元和液冷控制系统等。用户可通过激励器和功率放大器上的对应接口设置相关参数，使其独立于中央控制单元进行正常运行。

2.2.1激励器：激励器负责发射机整机与外界进行通讯，收集CAN总线上所有的设备信息， 利用内置RJ45接口与外界建立TCP/IP 网络连接，可通过WEB或SNMP方式进行远程网络监测（如图3所示）。双激励自动逻辑切换模块可将激励器设置成手动或自动模式。

2.2.2 功放模块：它将输出端定向耦合器入（反）射功率检测信号送至中央控制单元，以对输出功率进行控制。通过其面板可显示每个功放单元的实时状态信息和历史报警信息，也可通过自带的RS232 接口连接到PC 机，用操作系统自带的超级终端软件对功率放大器所有运行参数进行检测。

2.2.3 液冷系统：冷却系统可工作在自动、手动和强制模式。强制模式主要用于应急故障的处理；自动模式下液冷系统首先将故障信息（压力下降、水泵故障）经过CAN总线送到中央控制单元进行监视，并通过使能接口（DIN）送出硬件使能命令（HW）对液冷系统进行控制。

3 保护程序和故障诊断逻辑

3.1中央控制单元

中央控制单元采用的是双路供电电源，当双路电源因某一原因都停止供电时，发射机将以半自动安全模式进行工作，一旦恢复供电发射机将回到停电前的工作状态。在自动控制模式下，若某功能模块没有收到使能信号，则说明由于其接口原因造成没有收到使能信号，或是中央控制单元本身发出的是关闭使能指令信号。

当天线驻波比参数异常时发射机报警接口将输出报警信号（antenna VSWR）。

3.2激励器

中央控制单元通过自动逻辑控制模块对双激励器进行自动逻辑切换。当主激励器发生载波信号丢失，或调制信号丢失，或输出功率值下降低于3dB时，中央控制单元将发出报警，经过预设延时时间后（防止误报警）再将主激励器关闭，此时射频切换器将备激励器切换至末级功放，最后再开启备激励器。

3.3 功放

功放开关电源受控于内部微处理器和逻辑控制保护电路。当功放出现故障时（某一参数超过预设值），控制单元将自动降低开关电源供电电压，使功放输出功率降低；当某一功放因故障（或关闭）使输出功率降至整机标称功率的75%时或供电电压降低10%时，控制单元发出警告。在功放发生严重故障时，可手动直接通过使能（ENABLE IN/OUT）信号的设置将电源关闭从而停止功放模块输出。

3.4液冷控制

当中央控制单元未收到液冷控制单元传来的CAN信号时发射机任然继续保持正常工作状态。当中央控制单元未收到液冷控制单元返回的准备好信号（使能READY信号）时，发射机将进入警告状态并继续工作。但当中央控制单元既未收到液冷控制单元CAN信号，也未收到硬件（HW）使能信号时，发射机将被停止功率输出。

结束语

总之，通过对进口数字电视发射机各功能单元工作原理的梳理，对各分散控制系统、不同总线控制原理、功能的分析，有助于我们在实际运行维护工作当中进一步熟悉和掌握多总线协议控制系统的基本性质、特点和功能，不断提高设备维护质量，达到快速分析、判断和处置突发故障的目的。

［1］ETL1W590TAVE液冷10kW 米波Ⅲ波段电视发射机中文操作手册（2014）.意大利优康公司

［2］李宁春.基于CAN总线的自适应调频发射机“N+1”控制系统［J］.视听，2009（07）.

［3］艾尔肯·热和曼.应用现场总线技术，促进广播电视系统智能化［M］.电视技术.2010（08）.新疆维吾尔自治区阿克苏地区电视台播出部

审稿人：严志刚内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台正高级工程师

责任编辑：乌日山

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2096-0751（2016）02-0019-03

严振贵州省新闻出版广电局761台工程师