广电中波应急广播适配器的设计及应用

山西省广播电视局中波台管理中心 原 瑾

中波信号主要是对高频振荡器提供的载波信号进行放大处理，将其送入被调级，调幅器输出信号可以对被调级进行控制，从而形成调幅波信号。在中波应急广播适配器的设计中，需要考虑中波信号的调制方式，考虑中波广播信号的传输链路，保证上下级应急广播平台发出的中波信号能够相互协调，实现远程控制、解码和自动播发。本文对中波应急广播适配器设计中的方案架构、硬件设计、软件设计、主模块设计进行了分析，介绍了适配器推广和应用情况，在适配器的软件设计中，研究了优先级处理的方法、解析和转发控制命令以及解码流复用的方式，通过适配器进行调配和控制，让广电中波应急广播系统更加完善。

1 方案架构

在设计广电中波应急广播适配器的整体应用方案架构时，相关工作人员应考虑到电视无线发射远程自动控制系统技术特点，最好采用省级应急广播平台对该系统平台进行控制，同时，为实现远程自动监控系统反馈状态方式，市县级应急广播平台发布需求应混入传输。在信号具体传输过程中，主要是省级应急广播平台发出应急广播调度指令和应急广播声音信号，前提是发出前需要与原正常广播电视信号复用，之后才可以通过全区广播电视信号源网传输通道发出，将其传送到多通道应急广播适配器，最后通过调频方式接收终端进行控制，实现信号的顺利接收。

为确保播出安全，多通道应急广播适配器主要是将以TS流帧格式封装的调度控制指令流和节目流进行解码，从而获得节目音频，直接将切换为发射机播出。在播出过程中，远程监控系统会将播出状态传回至各级应急广播平台，从而实现对播出质量的实时监控。最后，利用多模公共接收终端进行应急广播节目和寻址控制信息的接收，以此为基础开展验证和匹配。

2 硬件设计

在该适配器中，组成设备硬件系统的主要是LCD液晶显示、核心主板以及按键板，通过将核心主板与机箱后面板相关接口相连接，能够实现设备所有输入输出信号。其中，控制器主板通过由带有RDS的FM调频接收电路，并由音频驱动和滤波电路、FPGA数字信号处理电路、IP转TS流电路以及以太网通信电路等组成。在该硬件设计下，上级应急广播平台在进入多通道应急广播适配控制器时，主要通过广播电视信号源网下发的多种模式信号进入，其中，不同硬件板块发挥着不同的作用。比如DTMB射频信号和卫星射频信号而言，主要是开展调谐与解调，并将8位TS流信号以并行的方式输出至FPGA；带有RDS调频接收模块接收无线调频信号，以此进行立体声音频的输出，之后通过ⅡC总线将数据传输给FPGA等。作为该设备数据处理的核心，FPGA主要对多种模式进行解密、校验和优先级处理。从整体上来看，上级平台应急广播声音和应急广播控制指令在进入多通道应急广播适配器时，主要通过一种或多种方式进入，且可以以寻址信息为基础对本级发射台站进行控制，从而实现应急广播。

3 软件设计

3.1 对TS流优先级进行处理

接收到中波应急广播信号后，需要利用FPGA软件进行处理，对中波应急广播进行解复用和解析，按照控制命令进行处理，确保中波应急广播信息能够正常流转。在适配器的软件设计中，软件可以对中波广播信息和控制命令进行分析，将其设置为不同的级别，输入通道的时候，先处理优先级信号。上级平台向下级平台发送数据时，也要对优先级数据进行处理。中波应急广播的控制命令包含不同的内容，如命令的来源、目标、时间、种类和标识等。当适配器接入码流后，需要先验证人员身份，核实之后，工作人员才能进行管理。在优先级处理的过程中，可以检验格式，还可以判断信息是否完整，对数据信息进行解析和存储的时候，可以使用递归算法，根据计算结果合理分配现有资源，按照实际的需求进行配置。发布信息时，由适配器来决定是否需要发布，如果确定发布信息，就要选择合适的发布模式，合理调配资源，制定资源调度控制方案。

3.2 对控制命令进行解析和转发

中波应急广播适配器属于多通道适配器，主要运用了多模输入的方法，这种输入方法与地区广播无线覆盖的现状相适应。FPGA能同时解析不同的信号码流，为了划分信号码流，可以在TS包里利用PID字段进行划分，FPGA收到TS包之后，先将TS包发送到缓冲区内，这个缓冲区是由RAM形成的，进入缓冲区后再进行解析，这样就会得到TS包的PID号，还能得到PMT表以及PAT表。将解析后的信息存储起来，发送到ARM单片机上，由主控模块进行统一处理。FPGA可以分析使用者的需求，利用判别算法提取特定的TS包，将TS包传输到特定的端口，把不符合用户需求的TS包删除。中波应急广播会发布控制命令，FPGA可以对控制命令进行解析，如果下级广播中心接收到上级广播中心的中波信号，需要先将信息解密，确定信息的优先级，对资源进行配置和调度。

适配器可以对所有接收到的TS包进行解析，对TS流数据进行解压缩处理，通过解包得到原本的音频，得到同步控制的相关数据，将这些信息和数据全部存储到软件外的存储器上，主要存到DDR3 SDRAM存储器里。解码用的芯片可以将音频解码成特定的格式，让音频的格式变成MEPG-1/2，把不同的音频数据转换为原始的数据信号。在解码芯片中放入D/A模块，对解码后的数字音频进行高精度转换，在两个声道中发出数字音频，分别对两路信号进行单独解码，一路负责监测信源，另一路负责输出解码音频，让两路信号单独进行输出，更好地满足中波应急广播平台的信号传输需求。

3.3 解码流复用

要想让适配器对码流信号进行解析和解复用，需要使用性能强度较高的FPGA，在单片上的RAM中设置FIFO接收模块，利用该模块设置两个缓冲区，每个缓冲区都含有4个字节，通过缓冲区得到信息包里的PID号，把这些PID号发送给PID表控制模块，对信息数据进行审核，判断数据的情况，最后决定是存储数据还是删除数据。FPGA内部包含信道接口，当信道接口开始进行同步锁定时，就可以把传输包中的所有内容完整地发送给PID处理器，同时，还可以检测传输包的字节，判断传输包是否出现传输错误的情况，确定传输包完整后，对TS流进行分离处理，将其分成两路，将传输包发送到解码模块中。

4 主控模块设计

主控模块是适配器的重要部分，也是整个中波应急广播的关键，能够采集数据、处理信号和控制设备。在适配器主控模块的设计中，主要使用了32位ARM单片机，具体的规格和参数为STM32F103VET6。主控模块能够将播放和控制的情况发送给上级应急广播平台，实现了远程控制。主控模块还能按照RDS标准格式进行编码，利用DUP报文的方法进行流转，将数据发送到下级应急广播中心的设备中。ARM主控模块能够和FPGA进行通信，在监控的同时得到FPGA适配器的各项参数，其他平台可以连接远程监控接口。在通讯设计中，可以采用上位机通讯模式，或者使用嵌入式WEB通信模式。在显示设计中，可以安装LCD液晶屏，让中英文菜单的字体更加明显。在控制部位的设计中采用飞梭操作的方法，让主控模块的操作更加便捷。

5 推广和应用

中波应急广播适配器主要以FPGA为基础。经过推广，越来越多的地区开始使用这种适配器，在不同地区的应用中，中波应急广播的各个设备都能够正常使用，均得到了非常好的使用效果。在推广、安装和使用上，国家从政策上提供了支持，地方应急广播中心开始大力推广这种适配器，各个地方单位和无线发射台将会安装中波应急广播适配器，最大程度发挥中波应急广播适配器的价值。

结论：适配器是中波应急广播体系的关键部分，适配器的设计关系着中波应急广播信息传输的稳定性和完整性，在中波应急广播系统的建设中，应当重点对关键信息进行处理，根据用户的需求和适配器的现状进行研发，保证关键信息能够顺利进行流转，通过适配器提高整体的经济效益。