基于S1473X的RDS功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

調(diào)頻廣播（FM）一直在人們的娛樂(lè)生活中占有非常重要的地位，廣大從事消費(fèi)電子設(shè)計(jì)的廠商都在諸如MP3、智能手機(jī)、PDA等產(chǎn)品中嵌入FM部分。而RDS數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)（Radio Data System）正是利用調(diào)頻立體聲中的副載波，在傳輸音頻節(jié)目的同時(shí)為用戶提供各種數(shù)據(jù)信息服務(wù)，如廣播節(jié)目單，緊急通告，道路交通信息。盡管國(guó)內(nèi)除了臺(tái)灣香港之外很少有帶有RDS功能的電臺(tái)，但這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展得卻相當(dāng)成熟，而且需求也在不斷的猛增，本文所介紹的模塊正是基于這方面的應(yīng)用，為車載音響系統(tǒng)提供調(diào)頻接收和RDS信息服務(wù)，下面主要介紹調(diào)頻模塊的設(shè)計(jì)及音頻處理和RDS數(shù)據(jù)的處理。

1 S14730/31外圍電路設(shè)計(jì)

S14730/31是工業(yè)上最早的高集成度的CMOSAF/FM收音接收芯片。因?yàn)镾1473X內(nèi)置DSP的先進(jìn)數(shù)字低中頻構(gòu)架，僅需少數(shù)幾個(gè)外圍元件，且無(wú)需人工調(diào)校，便能實(shí)現(xiàn)從天線輸入到音頻輸出的所有AM/FM接收功能。該模塊不僅體積小，質(zhì)量輕，而且支持多種串行控制方式，所以特別適用于車載音響及其他小型的便攜設(shè)備中。S14730/31是一種多功能的解決方案，它的主要功能包括：先進(jìn)的自動(dòng)搜臺(tái)算法；靜音功能；自動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)字調(diào)頻；FM立體聲處理；供模擬和數(shù)字語(yǔ)音輸出。

由于S1473X把天線輸入至音頻輸出的所有功能全部集成于單個(gè)芯片上使得以S1473X為核心的收音機(jī)電路設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)單。S1473X的外圍電路如圖1所示。

注意事項(xiàng)：

（1）所有的地線都要與PCB板上的地直接相連。

（2）管腳1和20,沒(méi)有連接，懸空。

（3）管腳2與FM的天線接口相連，管腳4與AM的天線接口相連。

（4）S14730/31要盡可能放置在天線附近，讓AMI和FMI兩個(gè)管腳的路徑盡可能短。

2 RDS數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)介紹

RDS（Radio Data SySTem）數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)是近幾年來(lái)出現(xiàn)在無(wú)線廣播領(lǐng)域的一項(xiàng)高新技術(shù)。它利用現(xiàn)有的調(diào)頻設(shè)備把一些非聲音數(shù)據(jù)的額外數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)制后加載到調(diào)頻立體聲信道的附加信道上，這樣，在這些多增加的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，RDS數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)就擁有了處理數(shù)據(jù)、文字、符號(hào)和信息的能力，能用于交通信息廣播，廣播尋呼、背景音樂(lè)，具有可大面積組網(wǎng)，可靠性高等顯著特點(diǎn)，基于RDS方案將會(huì)顯示出越來(lái)越多的技術(shù)優(yōu)越性。

2.1 RDS廣播信號(hào)

調(diào)頻自動(dòng)搜索技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要以RDS數(shù)據(jù)源即RDS廣播數(shù)據(jù)為背景條件，也就是需要當(dāng)?shù)貜V播系統(tǒng)的支持。RDS接收機(jī)的調(diào)頻波段在87.5~108.0 MHz范圍，相鄰電臺(tái)波段間隔至少100 kHz,在57 kHz上加載上副載波數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括電臺(tái)類型、節(jié)目類型、交通公告、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、天氣預(yù)告等，同時(shí)提供了開(kāi)放式接口，為特殊用戶提供數(shù)據(jù)文本應(yīng)用通道。RDS廣播技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用調(diào)頻立體聲（FM）廣播的副載波攜帶數(shù)據(jù)信息的一種工作方式。RDS數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FSK調(diào)制，成為載波為57 kHz的RDS數(shù)據(jù)信號(hào)，RDS的數(shù)據(jù)信號(hào)和電臺(tái)本身播放的聲音信號(hào)混合，成為復(fù)合信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)FM調(diào)制進(jìn)行發(fā)送。

2.2 RDS常用功能簡(jiǎn)介

PI（Program IdentificatiON）：是一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)，它表明一種電臺(tái)的發(fā)射，如果收音機(jī)發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)發(fā)射機(jī)使用同一代碼，可以認(rèn)為兩者發(fā)射的節(jié)目是相同的。于是收音機(jī)可以依據(jù)信號(hào)較強(qiáng)和質(zhì)量較好來(lái)決定使用哪一個(gè)發(fā)射臺(tái)。

PS（Program Servicename）：是一個(gè)八個(gè)字符的字符串，用來(lái)識(shí)別正在接受的電臺(tái)。PI碼只能由機(jī)器讀出，而PS則設(shè)計(jì)成讓聽(tīng)眾看見(jiàn)，知道當(dāng)前收聽(tīng)的是哪一個(gè)電臺(tái)。

PTY（Program Type Code）：用來(lái)確認(rèn)當(dāng)前節(jié)目屬于RDS標(biāo)準(zhǔn)中制定的32種節(jié)目類型中的哪一類節(jié)目，例如新聞，時(shí)事，天氣，兒童節(jié)目等。

TP（Traffic Program Identification）：帶交通節(jié)目信息的電臺(tái)識(shí)別，TP只有一位。它表明正在收聽(tīng)到電臺(tái)，實(shí)際上是正在收聽(tīng)到節(jié)目中可能要發(fā)布交通、旅游通告。汽車駕駛員在不熟悉的地區(qū)可以利用它作為尋找交通信息及旅游新聞的辦法。

RT（Radio text）：用于顯示正在播放的節(jié)目的相關(guān)信息，例如當(dāng)前播放歌曲的名字，演唱者等，類似于CD/MP3的附加信息。

RT+（Radio Text Plus）：是RT的擴(kuò)張功能，也是RDS2009年修訂的新標(biāo)準(zhǔn)中增加的新功能。主要用于顯示歌曲演唱者等一些細(xì)節(jié)追蹤，滾動(dòng)新聞標(biāo)題，當(dāng)前廣播電臺(tái)的一些信息，比如電臺(tái)的網(wǎng)址，熱線電話等。RT+向下與RT完全兼容。

2.3 RDS的數(shù)據(jù)格式

RDS信號(hào)發(fā)送是遵循一種內(nèi)部協(xié)議的，該協(xié)議規(guī)定了RDS數(shù)據(jù)的具體格式及其相應(yīng)的含義。從信號(hào)發(fā)送角度看，每8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)被稱為一個(gè)數(shù)據(jù)包，它是信號(hào)發(fā)送的最基本單位。一種類型的數(shù)據(jù)包稱之為一種group,group類型有g(shù)roup 0A,group 0B,group1A,group 1B,…，group 15A,group 15B共32種。

1 group=4 block=104 b

1 block=16 b data+10 b校驗(yàn)位

從數(shù)據(jù)內(nèi)容含義角度，RDS數(shù)據(jù)被成套分組分節(jié)的組織在一起。每組數(shù)據(jù)與發(fā)送角度的數(shù)據(jù)包概念相對(duì)應(yīng)，也是由8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)組成。但一套R(shí)DS數(shù)據(jù)中每組數(shù)據(jù)都各不相同，內(nèi)容上各自有不同的特定含義。再往下，每組RDS數(shù)據(jù)內(nèi)又分為4個(gè)節(jié)的數(shù)據(jù)，每節(jié)占兩個(gè)字節(jié)，不同節(jié)也有各自不相同的特定含義。一定數(shù)量組的RDS數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，形成一套完整的RDS數(shù)據(jù)。隨著時(shí)間的推移，播放節(jié)目的跟進(jìn)，相鄰套R(shí)DS數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容可能會(huì)有所變化，但內(nèi)容性質(zhì)都是固定而統(tǒng)一不變的。圖2是RDS數(shù)據(jù)各個(gè)塊及具體位的定義。

其中：A3~A0表示數(shù)據(jù)組的編號(hào)，大小從0~15;B0表示數(shù)據(jù)組的版本類型，分A和B兩種；PI code表示電臺(tái)的惟一標(biāo)識(shí)，每一組數(shù)據(jù)組都包含PI code;TP表示當(dāng)前電臺(tái)是否包含交通信息；PT4~PT0共5位，用于顯示當(dāng)前的節(jié)目類型；checkword+offset A,B,C,D是10 b的校驗(yàn)位加偏移量，用于數(shù)據(jù)同步和錯(cuò)誤校驗(yàn)。

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3 RDS功能的軟件實(shí)現(xiàn)

本文討論通過(guò)車載常用芯片S1473X來(lái)實(shí)現(xiàn)RDS的接收功能。由于S1473X內(nèi)置數(shù)字信號(hào)處理器，具有RDS數(shù)據(jù)的解碼功能，不需要再配備單獨(dú)的解碼芯片，也免去了軟件編程中控制數(shù)據(jù)同步及錯(cuò)誤校驗(yàn)等工作，只通過(guò)發(fā)送指令，讀取指令的返回值，便能輕松完成。下面先熟悉S14 73X的指令格式。

3.1 S1473X的指令格式

S1473X通過(guò)指令和響應(yīng)與系統(tǒng)控制器進(jìn)行信息交換，為了執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作，系統(tǒng)控制器發(fā)送一個(gè)字節(jié)的指令和若干個(gè)字節(jié)的相關(guān)參數(shù)。S1 473x執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作并根據(jù)命令的類型返回對(duì)應(yīng)的狀態(tài)字節(jié)和若干個(gè)響應(yīng)字節(jié)。S1473X的完整控制過(guò)程依次由下面4個(gè)部分組成：

命令CMD:由主控制器發(fā)送，用來(lái)控制S1473X的行為，如上電、掉電或調(diào)諧到指定的頻率上；

參數(shù)ARG:由主控制器發(fā)送，是描述命令的參數(shù)，用來(lái)進(jìn)一步指定命令的具體行為。如調(diào)諧到指定頻率的命令，其參數(shù)包含了指定的頻率；

狀態(tài)STATUS:由S1473X返回，每一條命令都有1 B的狀態(tài)返回，用來(lái)指示該命令的執(zhí)行情況。如中斷狀態(tài)，是否準(zhǔn)備就緒等；

響應(yīng)RESP:由S1473X返回，當(dāng)控制器發(fā)送的是讀取數(shù)據(jù)的命令時(shí)，由S1473X返回讀取的內(nèi)容。例如FM_RDS_STATUS,讀取的就是RDS的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

3.2 RDS功能的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)發(fā)送命令0X24,也即函數(shù)FM-RDS_STATUS來(lái)獲取當(dāng)前頻道的RDS信息，并從RDS堆棧中讀取一個(gè)空值。其中RDS的信息包括同步狀態(tài)標(biāo)志位、堆棧狀態(tài)標(biāo)志位、整個(gè)群組的信息（塊A,B,C,D）和每塊傳遞的錯(cuò)誤信息。   另外屬性命令0X1500,RDS_INT_SOURCE負(fù)責(zé)與RDS有關(guān)的中斷配置。屬性命令0X1501,RDS_INT_FIFO_COUNT負(fù)責(zé)設(shè)置在RDSRECV標(biāo)志位置1之前，RDS堆棧中存放RDS群組數(shù)據(jù)的最小值。因?yàn)橛行㏑DS的功能顯示，比如顯示電臺(tái)節(jié)目名稱，歌曲名等信息，需要幾組的RDS群組數(shù)據(jù)才能傳送完畢，所以RDS堆棧必須要有一定的存儲(chǔ)能力，才能將信息完整地顯示。整個(gè)RDS功能實(shí)現(xiàn)的流程如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

最近幾年我國(guó)像手機(jī)、MP3,PDA等提供信息服務(wù)功能的終端發(fā)展越來(lái)越快，功能也趨向一體化，集多種信息服務(wù)功能為一體的智能終端是這些便攜式設(shè)備的發(fā)展方向，很多消費(fèi)者希望在他們的掌上產(chǎn)品中增加FM功能，而RDS等數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)由于是利用現(xiàn)有覆蓋面很廣的廣播網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入很少，而且很多調(diào)頻芯片已經(jīng)集成了RDS解碼功能，所以RDS功能的實(shí)現(xiàn)變得簡(jiǎn)單易行。相信FM+RDS一定會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用。